[正版]金属-框架材料 陈小明张杰鹏 十三五重点图书金属书籍MOF 超分子催化配位聚合物离子 导电功能材料以及无机纳米

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本书是一本综述性专著，由陈小明院士组织编写，参与编写的人员均为国内该领域的成果比较突出的学者，选择性地介绍了目前金属有机框架材料研究比较热门的内容，包括很多发表在Science，Nature等国际一流期刊上的研究成果。

本书依据作者研究团队以及国内外金属-有机框架材料的最新研究进展，系统介绍了金属-有机框架材料的设计、合成、功能及其在不同领域的应用，包括金属-有机框架的吸附与分离材料、异相超分子催化材料、荧光与传感材料、手性结构与功能材料、膜分离与膜催化材料、离子导电功能材料以及无机纳米粒子/金属-有机框架化合物复合材料，并阐述了金属-有机框架材料未来的发展方向和应用潜力。
本书可供从事金属-有机框架材料及其相关领域研究的人员及高等院校相关专业学生参考使用。

陈小明,中国科学院院士，第三世界科学院院士，IUPAC会士，中山大学教授、博导。主要从事功能配位化学与晶体工程研究，主要涉及功能配合物、尤其是配位聚合物的设计与合成，晶体结构分析和性质（气体吸附、光电磁及传感功能等）研究。已在包括Nature Commun.、JACS、Angew. Chem.、Adv. Mater.、Acc. Chem. Res.、Chem. Rev.和Chem. Soc. Rev.等学术刊物上发表论文380多篇；SCI引用次数累计超过2万6千次，H指数高达85。曾获得1项国家自然科学奖二等奖(2007年)和3项广东省科技成果奖一等奖。还先后获得求是科技基金会杰出青年学者奖(1999年)、TWAS化学奖(2012年)，以及Thomson Reuters高被引用学者奖(2014年)等学术奖励。

第1章金属-有机框架材料的设计与合成001
陈小明，张杰鹏，林锐标（中山大学化学学院）
1.1 引言 002
1.2 金属-有机框架的结构设计 004
1.2.1 金属离子和有机配体的特性 004
1.2.2 拓扑与几何设计 006
1.2.3 单金属离子节点的网络 007
1.2.4 基于金属簇节点的网络 009
1.3 金属-有机框架的合成方法 015
1.3.1 常规合成方法 016
1.3.2 合成后修饰 020
1.4 总结与展望 024
参考文献 025
第2章金属-有机框架材料的吸附与分离029
李建荣，谢林华（北京工业大学环境与能源工程学院）
2.1 引言 030
2.2 气相吸附与分离 030
2.2.1 储氢 031
2.2.2 甲烷储存 034
2.2.3 二氧化碳捕获 036
2.2.4 有毒有害气体捕获与富集 040
2.2.5 低分子量烃类吸附与分离 043
2.2.6 挥发性有机蒸气（VOC）吸附与分离 047
2.2.7 水蒸气吸附及MOF水稳定性 049
2.2.8 其他气体选择性吸附与分离 052
2.3 液相吸附与分离 055
2.3.1 燃料脱硫脱氮 055
2.3.2 药物控释 059
2.3.3 离子交换与分离 062
2.3.4 溶剂及有机大分子选择性吸附与分离 064
2.3.5 分子异构体选择性吸附与分离 066
2.3.6 其他分子吸附与富集 068
2.4 吸附基功能设计与过程实施 071
2.4.1 吸附功能导向MOF分子设计 071
2.4.2 色谱柱与色谱分离 077
2.4.3 其他成型与器件 079
2.5 总结与展望 080
参考文献 081
第3章金属-有机框架异相超分子催化材料089
张利，苏成勇（中山大学化学学院）
3.1 引言 090
3.1.1 金属-有机框架结构与催化相关性 090
3.1.2 MOF异相催化的基础特征 093
3.1.3 MOF作为异相催化剂的常用评估及表征手段 094
3.2 MOF催化反应类型 096
3.2.1 Lewis酸催化反应 106
3.2.2 碱催化反应 112
3.2.3 缩合反应 115
3.2.4 氧化还原反应 118
3.2.5 偶联反应 126
3.2.6 环加成反应 131
3.2.7 多组分反应 134
3.2.8 串联反应 135
3.2.9 卡宾X—H插入反应 137
3.2.10 仿生催化反应 139
3.3 其他MOF相关多孔材料 141
3.3.1 金属-有机笼堆积形成的多孔材料 142
3.3.2 无序金属-有机框架 143
3.3.3 金属-有机凝胶 145
3.4 总结与展望 147
参考文献 147
第4章金属-有机框架材料的荧光与传感155
詹顺泽，倪文秀，李冕，周小平，李丹（汕头大学理学院，暨南大学化学与材料学院）
4.1 设计策略及原理概要 156
4.1.1 发光原理及设计策略 156
4.1.2 传感原理及设计策略 157
4.2 发光调控与物理传感应用 159
4.2.1 发光调控及白光材料 159
4.2.2 分子发光温度计 162
4.3 发光化学传感应用 168
4.3.1 气体分子传感 169
4.3.2 有机分子传感 171
4.3.3 离子传感 174
4.4 生物检测及成像应用 176
参考文献 181
第5章手性金属-有机框架材料的结构与功能187
刘燕，巩伟，江宏，崔勇（上海交通大学化学化工学院）
5.1 引言 188
5.2 手性金属-有机框架材料的设计与合成 193
5.3 不对称催化性能 196
5.3.1 金属节点催化 197
5.3.2 优势手性配体催化 202
5.3.3 有机小分子催化剂催化 219
5.4 手性分离性能 226
5.4.1 吸附分离 227
5.4.2 共结晶分离 229
5.4.3 色谱分离 230
5.4.4 膜分离 233
5.5 总结与展望 235
参考文献 236
第6章金属-有机框架材料的膜分离（催化）与器件241
裘式纶，薛铭（吉林大学化学学院）
6.1 引言 242
6.2 MOF材料膜的制备方法 245
6.2.1 原位生长 246
6.2.2 晶种法二次生长 254
6.2.3 合成后修饰法 260
6.2.4 基于MOF的混合基质膜材料 263
6.3 MOF材料膜分离器件 266
6.3.1 气体分离 267
6.3.2 液体分离 286
6.4 膜催化器件 293
6.4.1 膜催化的机理 294
6.4.2 膜催化器件的潜在应用 297
6.5 总结与展望 300
参考文献 302
第7章金属-有机框架材料的离子导电功能317
鲍松松，郑丽敏（南京大学化学化工学院）
7.1 引言 318
7.2 MOF质子导体 320
7.2.1 MOF质子导电机理 324
7.2.2 含水MOF质子导体 325
7.2.3 无水MOF质子导体 345
7.2.4 MOF质子导电膜 348
7.3 其他MOF离子导体 351
7.4 总结与展望 352
参考文献 353
第8章无机纳米粒子/金属-有机框架化合物复合材料361
唐智勇，刘雅玲，李国栋（国家纳米科学中心）
8.1 引言 362
8.2 合成方法 363
8.2.1 “瓶中造船”法 363
8.2.2 “船外造瓶”法 367
8.2.3 “一锅”法 372
8.3 结构调控 374
8.3.1 单组分无机纳米粒子-MOF复合材料 374
8.3.2 双组分及多组分无机纳米粒子-MOF复合材料 389
8.4 应用 390
8.4.1 氢气存储 390
8.4.2 催化 391
8.4.3 传感 397
8.4.4 其他应用 399
8.5 总结与展望 400
参考文献 401
索引 406

纳米材料是国家战略前沿重要研究领域。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中明确要求：“推动战略前沿领域创新突破，加快突破新一代信息通信、新能源、新材料、航空航天、生物医药、智能制造等领域核心技术”。发展纳米材料对上述领域具有重要推动作用。从“十五”期间开始，我国纳米材料研究呈现出快速发展的势头，尤其是近年来，我国对纳米材料的研究一直保持高速发展，应用研究屡见报道，基础研究成果精彩纷呈，其中若干成果处于国际领先水平。例如，作为基础研究成果的重要标志之一，我国自2013年开始，在纳米科技研究领域发表的SCI论文数量超过美国，跃居世界第一。
在此背景下，我受化学工业出版社的邀请，组织纳米材料研究领域的有关专家编写了“纳米材料前沿”丛书。编写此丛书的目的是为了及时总结纳米材料领域的最新研究工作，反映国内外学术界尤其是我国从事纳米材料研究的科学家们近年来有关纳米材料的最新研究进展，展示和传播重要研究成果，促进学术交流，推动基础研究和应用基础研究，为引导广大科技工作者开展纳米材料的创新性工作，起到一定的借鉴和参考作用。
类似有关纳米材料研究的丛书其他出版社也有出版发行，本丛书与其他丛书的不同之处是，选题尽量集中系统，内容偏重近年来有影响、有特色的新颖研究成果，聚焦在纳米材料研究的前沿和热点，同时关注纳米新材料的产业战略需求。丛书共计十二分册，每一分册均较全面、系统地介绍了相关纳米材料的研究现状和学科前沿，纳米材料制备的方法学，材料形貌、结构和性质的调控技术，常用研究特定纳米材料的结构和性质的手段与典型研究结果，以及结构和性质的优化策略等，并介绍了相关纳米材料在信息、生物医药、环境、能源等领域的前期探索性应用研究。
丛书的编写，得到化学及材料研究领域的多位著名学者的大力支持和积极响应，陈小明、成会明、刘云圻、孙世刚、张洪杰、顾忠泽、王训、杨卫民、张立群、唐智勇、王春儒、王树等专家欣然应允分别担任分册组织人员，各位作者不懈努力、齐心协力，才使丛书得以问世。因此，丛书的出版是各分册作者辛勤劳动的结果，是大家智慧的结晶。另外，丛书的出版得益于化学工业出版社的支持，得益于国家出版基金对丛书出版的资助，在此一并致以谢意。
众所周知，纳米材料研究范围所涉甚广，精彩研究成果层出不穷。愿本丛书的出版，对纳米材料研究领域能够起到锦上添花的作用，并期待推进战略性新兴产业的发展。

万立骏
识于北京中关村
2017年7月18日