醉染图书网格化学导论 金属有机框架和共价有机框架9787122415172

绪论001



篇金属有机框架

1金属有机框架概述006

1.1引言006

1.2配位固体的早期例子007

1.3经典配位化合物007

1.4Hofn笼合物009

1.5配位网络011

1.6基于带电荷配体的配位网络018

1.7次级构造单元及较为多孔019

1.8MOF化学向三维结构的拓展020

1.8.1MOF-5的定向合成021

1.8.2MOF-5的结构022

1.8.3框架结构的稳定0

1.8.4MOF-5的活化0

1.8.5MOF-5的较为多孔024

1.8.6MOF-5的结构稳定025

1.9总结026

参考文献026



2材料多孔的测定及设计031

2.1引言031

2.2晶态固体材料的多孔031

.气体吸附理论033

..1术语及定义033

..2物理吸附和化学吸附035

..气体吸附等温线035

..4多孔固体的气体吸附模型038

..5体积比吸附量和质量比吸附量041

2.4金属有机框架的多孔042

2.4.1孔道尺度的精准设计042

2.4.2超高比表面积048

2.5总结053

参考文献054



3MOF的构造单元058

3.1引言058

3.2有机配体059

3.2.1配体设计合成方法060

3.2.2配体的几何构型062

3.3次级构造单元073

3.4晶态MOF的合成路线075

3.4.1基于二价金属的MOF的合成075

3.4.2基于三价金属的MOF的合成077

3.4.3基于四价金属的MOF的合成078

3.5MOF材料的活化078

3.6总结080

参考文献080



4二元属有机框架083

4.1引言083

4.2基于三、四以及六连接SBU的MOF083

4.2.1三连接的SBU083

4.2.2四连接的SBU084

4..六连接的SBU090

4.3基于七、八、十以及十二连接SBU的MOF098

4.3.1七连接的SBU098

4.3.2八连接的SBU098

4.3.3十连接的SBU104

4.3.4十二连接的SBU104

4.4基于棒状SBU的MOF111

4.5总结113

参考文献114



5MOF的复杂和异质11

5.1引言118

5.2框架的复杂119

5.2.1多金属MOF119

5.2.2多配体MOF1

5..三级构造单元法129

5.3框架的异质133

5.3.1混配体MTV-MOF133

5.3.2混金属MTV-MOF135

5.3.3无序缺位MTV-MOF136

5.4总结138

参考文献138



6MOF的功能化142

6.1引言142

6.2原位功能化144

6.2.1分子捕获或封装144

6.2.2纳米粒子包埋嵌入MOF基质144

6.3合成前功能化146

6.4合成后修饰147

6.4.1基于弱相互作用的功能化147

6.4.2基于强相互作用的PSM151

6.4.3基于共价作用的PSM162

6.4.4基于桥联羟基的共价PSM167

6.5分析方法169

6.6总结170

参考文献170





第二篇共价有机框架

7历史视角下的共价有机框架的发现176

7.1引言176

7.2路易斯理论和共价键177

7.3有机合成化学的发展179

7.4超分子化学181

7.5动态共价化学183

7.6共价有机框架185

7.7总结189

参考文献189



8共价有机框架中的键合192

8.1简介192

8.2生成硼氧键的反应192

8.2.1硼氧六环、硼酸酯和螺硼酸酯的生成机理192

8.2.2硼硅酸酯类COF194

8..螺硼酸酯类COF195

8.3基于席夫碱反应的键合196

8.3.1亚胺键合197

8.3.2腙类COF202

8.3.3方酸菁类COF203

8.3.4β-酮烯胺类COF204

8.3.5吩嗪类COF206

8.3.6苯并唑类COF207

8.4酰亚胺键合208

8.4.1二维酰亚胺类COF208

8.4.2三维酰亚胺类COF210

8.5三嗪类键合211

8.6环氮键合212

8.7丙烯腈键合213

8.8总结215

参考文献215



9共价有机框架的网格设计219

9.1引言219

9.2COF中的配体221

9.3二维COF221

9.3.1具有hcb拓扑的COF2

9.3.2具有sql拓扑的COF226

9.3.3具有kgm拓扑的COF227

9.3.4具有hxl拓扑的COF228

9.3.5具有kgd拓扑的COF1

9.4三维COF1

9.4.1具有dia拓扑的COF

9.4.2具有ctn和bor拓扑的COF

9.4.3具有pts拓扑的COF4

9.5总结

参考文献



10COF的功能化

10.1引言

10.2原位修饰——COF中包埋嵌入纳米粒子

10.3合成前修饰241

10.3.1合成前金属化242

10.3.2合成前共价功能化242

10.4合成后修饰244

10.4.1合成后客体捕获245

10.4.2合成后金属化修饰248

10.4.3合成后共价功能化250

10.5总结258

参考文献258



11共价有机框架的纳米化和特定结构化261

11.1引言261

11.2自上而下的方法262

11.2.1超声处理方法262

11.2.2研磨处理方法263

11..化学剥离方法263

11.3自下而上的方法265

11.3.1硼酸酯类COF的结晶机理265

11.3.2亚胺类COF的生成机理271

11.4超高真空制备单层硼氧六环型和亚胺型COF274

11.5总结275

参考文献275





第三篇金属有机框架的应用

12网格框架材料的应用280

参考文献281



13MOF中气体吸附和分离的基本概念和原理286

13.1气体吸附286

13.1.1超额吸附量和总吸附量286

13.1.2质量比吸附量和体积比吸附量288

13.1.3工作容量288

13.1.4基于整个系统的容量289

13.2气体分离290

13.2.1热力学分离291

13.2.2动力学分离292

13..选择296

13.3应用条件下多孔框架的稳定300

13.4总结301

参考文献301



14CO2捕集和封存303

14.1引言303

14.2原位表征305

14.2.1X线和中子衍305

14.2.2红外光谱307

14..固体核磁共振波谱310

14.3MOF用于燃烧后CO捕集11

14.3.1配位不饱和金属位点的影响311

14.3.2杂原子的影响312

14.3.3SBU与CO2相互作用314

14.3.4疏水的影响314

14.4MOF用于燃烧前CO捕集1

14.5材料和CO释放1

14.5.1变温吸附318

14.5.2真空变压吸附和变压吸附318

14.6用于CO2捕集的重要MOF319

14.7总结321

参考文献322



15MOF中氢气和甲烷的存储328

15.1引言328

15.2MOF中氢气的存储329

15.2.1用于氢气存储的MOF的设计330

15.2.2用于氢气存储的重要MOF337

15.3MOF中甲烷的存储340

15.3.1用于甲烷存储的MOF的优化340

15.3.2用于甲烷存储的重要MOF346

15.4总结346

参考文献348



16MOF用于气相分离和液相分离352

16.1引言352

16.2碳氢化合物的分离353

16.2.1C1～C5的分离354

16.2.2轻质烯烃和烷烃的分离357

16..芳香族C8异构体的分离363

16.2.4混合基质膜364

16.3液相分离367

16.3.1从水中吸附生物活分子368

16.3.2燃料的吸附纯化370

16.4总结372

参考文献372



17MOF的水吸附应用379

17.1引言379

17.2MOF的水解稳定379

17.2.1水解稳定的实验评估380

17.2.2降解机理380

17..热力学稳定32

17.2.4动力学惰34

17.3MOF中水的吸附388

17.3.1水吸附等温线388

17.3.2MOF中水吸附的机理389

17.4通过引入官能团调控MOF的吸附质394

17.5吸附驱动热泵395

17.5.1吸附驱动热泵的工作原理396

17.5.2吸附驱动热泵的热力学396

17.6空气中水的捕集398

17.6.1水捕集的物理原理399

17.6.2用于水捕集的MOF的筛选401

17.7设计具有定制的水吸附质的MOF403

17.7.1配体设计的影响403

17.7.2SBU的影响403

17.7.3孔径和孔体系维度的影响404

17.7.4缺陷的影响405

17.8总结405

参考文献406





第四篇专题

18拓扑412

18.1引言412

18.2图、对称和拓扑413

18.2.1图和网络413

18.2.2将晶体结构解构成对应底层网络413

18..网络拓扑的嵌入416

18.2.4局部对称的影响416

18.2.5顶点符号417

18.2.6拼贴和面符号418

18.3命名法则420

18.3.1拓增网络420

18.3.2二元网络421

18.3.3对偶网络422

18.3.4穿插网络4

18.3.5交联网络4

18.3.6编织和互锁网络424

18.4网格化学结构资源数据库425

18.5重要的三周期网络426

18.6重要的二周期网络429

18.7重要的零周期网络/多面体430

18.8总结432

参考文献432



19金属有机多面体和共价有机多面体434

19.1引言434

19.2MOP和COP设计的基本思路434

19.3基于四面体的MOP和COP435

19.4基于八面体的MOP和COP437

19.5基于立方体和杂立方体的MOP和COP438

19.6基于截半立方体的MOP440

19.7总结442

参考文献442



20沸石咪唑框架444

20.1引言444

20.2沸石框架结构446

20.2.1类沸石金属有机框架447

20.2.2沸石咪唑框架448

20.3ZIF的合成449

20.4重要的ZIF结构450

20.5ZIF的设计453

20.5.1将空间指数δ作为ZIF设计工具453

20.5.2ZIF的功能化456

20.6总结458

参考文献458



21动态框架462

21.1引言462

21.2同步动态行为中的结构柔463

21.2.1同步的全局动态464

21.2.2同步的局部动态469

21.3框架的独立动态470

21.3.1独立的局部动态471

21.3.2独立的全局动态473

21.4总结474

参考文献475



附录一缩略语表478

附录二COF结构简式下角英文单词释义514

索引515

李巧伟，复旦大学化学系，教授、博士生导师。承担自然科学委面上项目等的研究，并获UCLA无机化学奖（2010年）、上海市“浦江人才”（2011年）、上海市“青年科技启明星（2015年）、上海市“青年拔尖人才”（2017年）、“万人计划”青年拔尖人才（2019年）等奖项，获自然科学委“青年科学”支持（2019年）。现主要的研究领域包括金属有机框架材料（MOF），及新能源材料研究。目前共发表SCI50余篇，被引用1700余次,研究成果获Nature Chemistry，C&EN等正面报道。

奥马尔·亚吉（Omar Yaghi），美籍约旦裔化学家，美国科学院院士。现任加州大学伯克利分校（UC Berkeley）James and Neeltje Tretter化学讲席教授、清华大学名誉教授。

1.网格化学领域的开拓者和奠基人Yaghi教授的基础理论论著
2.本书从基础科学理论出发，引申到MOF和COF的合成、结构与质，并扩展到这些材料在应对不同社会挑战方面的应用。
3.书中例子均为网格化学文献和合成框架中的典型例子。内容介绍聚焦于对底层基本原理的讨论，以及这些例子背后的研究思维。
4.图书全彩印刷，清晰表征结构，阅读体验高。