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MOFs材料在制备时加入冰醋酸作为调节剂时的作用是什么
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冰醋酸在MOFs材料制备中作为调节剂的作用主要是调节反应条件和改善MOFs的物理性质。
调节反应条件
改善溶解性
:冰醋酸可以提高金属离子的溶解性,促进金属离子与有机配体的均匀混合
6
。
调节pH值
:通过加入冰醋酸,可以调节反应体系的pH值,影响MOFs的成核和生长过程
6
。
改善MOFs物理性质
增加孔隙率
:冰醋酸的加入有助于形成具有更高孔隙率的MOFs结构,从而提高其储能和催化性能
3
7
。
提高结晶度
:适量的冰醋酸可以促进MOFs的结晶,获得更高质量的晶体
1
。
其他作用
去除残留
:冰醋酸的挥发性有助于去除合成过程中的残留溶剂和其他杂质
4
。
替代其他羧酸
:虽然冰醋酸在MOFs合成中应用广泛,但在某些情况下,其他羧酸也可以作为替代品使用
2
。
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简化内容: 需要改善MOF与聚合物材料之间的化学不相容性,防止MOF材料在聚合物本体内的无规团聚,MOF晶面与聚合物材料之间的空隙以及MOF迁移到复合材料表明等。 将MOF的前体引入聚合物本体材料中然后原位合成MOF,在一定程度上实现了MOF在聚合物本体中的均匀分散和与聚合物网络的紧密结合。但这种方法缺乏通用性,仅适用于几类特定的MOF材料。 在聚合物基底上合成MOF材料,可以构建多种聚合物支撑的MOF薄膜、纤维以及核壳结构的颗粒状复合材料。但这种手段往往难以实现MOF和聚合物的功能加成,同时MOF与聚合物基底间黏合力差导致的脱落和使用过程中的粉体化也是需要考虑的问题。 诸多构建MOF/聚合物复合材料的方法和策略还面临一些共性挑战,如聚合物可能会堵塞MOF颗粒表面的孔道,导致MOF比表面积减小和颗粒内部结构的可达性降低。此外,在解决某一挑战的同时可能会引入新的问题。例如,制备纳米级或片状MOF能够解决MOF粉体与聚合物材料直接共混面临的一些问题,但纳米级或片状MOF颗粒的制备在工艺和流程上又有新的要求。除了简单物理共混具有大规模工业化的可能性外,其他几种方法存在步骤复杂、成本过高等问题。将MOF粉体与聚合物共混后,通过传统的聚合物加工技术 (如熔融挤出和注塑成型) 制备大型器件的研究还比较少,这些过程中不可避免的高温高压对于MOF较差的力学强度也是严峻的挑战。最后,绿色化学是当前的发展趋势,构建MOF/聚合物复合材料的方法和策略在这方面较少涉足。 尽管MOF/聚合物复合材料具有诸多优点和广阔的应用前景,但仍存在一些问题需要解决。首先,MOFs与聚合物之间的相容性问题是制约MOF/聚合物复合材料性能的关键因素之一;其次,MOF/聚合物复合材料的制备过程较复杂,成本较高;最后,MOF/聚合物复合材料的长期稳定性和耐久性仍需进一步研究和验证。
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