مروری بر ساختار، روش های سنتز و کاربردهای چارچوب های فلز-آلی
محورهای موضوعی : ساختارهای معدنی
مجید روزی فر
1
,
سارا سبحانی
2
1 - دانشکده علوم پایه، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
2 - دانشکده علوم پایه، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
کلید واژه: چارچوب های فلز-آلی, مواد متخلخل , سنتز, کاتالیزور,
چکیده مقاله :
چارچوب های فلز ـ آلی (MOFS )که به عنوان پلیمرهای کوئوردیناسیونی متخلخل شناخته می شوند، در سال های اخیر توجه محققان بی شماری را به خود جلب کرده است. این ساختارها یک دسته جدید از مواد متخلخل هستند، که بوسیله اتصال یون ها یا کلاسترها فلزی با لیگاندهای آلی چند دندانه توسط پیوندهای کوولانسی تشکیل می شوند. پلیمرهای کوئوردیناسیونی در مقایسه با دیگر ترکیبات متخلخل مانند زئولیت ها، سیلیکا و کربن فعال به دلیل قابلیت تنظیم سطح حفره، اندازه، شکل وگروههای عاملی سطح حفره هایشان به عنوان موادی چند منظوره با خواص متفاوت مطرح هستند. به همین دلیل این ترکیبات در زمینه های متفاوت از جمله ذخیره سازی و جذب گازها، ساخت انواع سنسورها، جداسازی مواد، پزشکی، بیولوژیک، کاربردهای زیست محیطی و کاتالزوری کاربرد دارند.
Metal-organic frameworks (MOFS), which are known as porous coordination polymers, have attracted the attention of countless researchers in recent years. These structures are a new class of porous materials, which are formed by connecting metal ions or clusters with polydentate organic ligands by covalent bonds. Compared to other porous compounds such as zeolites, silica, and activated carbon, coordination polymers are considered multifunctional materials with different properties due to the ability to adjust the surface of the cavity, size, shape, and functional groups of the surface of their cavities. For this reason, these compounds are used in different fields, including gas storage and absorption, manufacturing of various sensors, material separation, medical, biological, environmental and catalysis applications.
1. W. Nong, J. Wu, R. A. Ghiladi, and Y. Guan, Coord. Chem. Rev. 442, 214007 (2021).
2. Z. Wang, G. Chen, and K. Ding, Chem. Rev. 109, 322 (2009).
3. G. Zhang, L. Jin, R. Zhang, Y. Bai, R. Zhu, and H. Pang, Coord. Chem. Rev.439, 213915 (2021).
4. U. Ryu et al., Coord. Chem. Rev. 426, 213544 (2021).
5. D. Farrusseng, S. Aguado, and C. Pinel, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 48, 7502 (2009).
6. M. Najafi et al., Coord. Chem. Rev. 454, 214332 (2022).
7. H.-C. Zhou, J. R. Long, and O. M. Yaghi, ACS Publications, 112, 673-674 (2012).
8. M. D. Allendorf and V. Stavila, CrystEngComm, 17, 229 (2015).
9. E. Kianfar and H. Sayadi, Carbon Letters, 32,1645(2022).
10. W. Lu et al., Chem. Soci. Rev. 43, 5561 (2014).
11. S. N. Nangare, A. G. Patil, S. M. Chandankar, and P. O. Patil, J. Nanostructure Chem. 13, 197(2023).
12. R.-B. Lin, Z. Zhang, and B. ChenAcc. Chem. Res. 54, 3362 (2021).
13. S. Dutt, A. Kumar, and S. Singh, Clean Technol. 5, 140 (2023).
14. F. G. Cirujano, N. Martin, and L. H. Wee, Chem.Mater.32, 10268 (2020).
15. W. Fan et al., J. Mater. Chem. A ., 6, 24486 (2018).
16. M. Eddaoudi, J. Kim, N. Rosi, D. Vodak, J. Wachter, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Science, 295, 469 (2002).
17. D. K. Roh, H. Jae, H. Mun, J. H. Jo, and W. S. Chi, Mater. Sci. Eng. B 263, 114833 (2021).
18. M. Galizia, W. S. Chi, Z. P. Smith, T. C. Merkel, R. W. Baker, and B. D. Freeman, Macromol. 50, 7809 (2017).
19. B. Chen, N. W. Ockwig, A. R. Millward, D. S. Contreras, and O. M. Yaghi, Angew. Chem. 117, 4823 (2005).
20. P. Kumar, A. Pournara, K.-H. Kim, V. Bansal, S. Rapti, and M. J. Manos, Prog. Mater. Sci. 86, 25(2017).
21. M. Kim, J. F. Cahill, H. Fei, K. A. Prather, and S. M. Cohen, J. Am. Chem. Soc. 134, 18082 (2012).
22. A. Bavykina, N. Kolobov, I. S. Khan, J. A. Bau, A. Ramirez, and J. Gascon, Chem.rev. 120, 8468 (2020).
23. R. Krishna, J. Physical Chem. C, 113, 19756 (2009).
24. M. Weyd, H. Richter, J. T. Kühnert, I. Voigt, E. Tusel, and H. Brüschke, Chem. Ing. Tech. 82, 1257 (2010).
25. A. Huang, F. Liang, F. Steinbach, and J. Caro, J. Membr. Sci. 350, 5 (2010).
26. A. Huang and J. r. Caro, Chem. Mater 22, 4353 (2010).
27. J. Caro, Curr. Opin. Chem. Eng. 1, 77 (2011).
28. J. Bartoll, Proceedings of the 9th International Conference on NDT of Art, (2008).
29. P. Charpin, M. Nierlich, D. Vigner, M. Lance, and D. Baudry, Acta Crystallogr. C Struct. Chem. 43, 1465 (1987).
30. B. F. Hoskins and R. Robson, Journal of the American Chemical Society, 111, 5962 (1989).
31. H. Li, M. Eddaoudi, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, nature, 402, 276 (1999).
32. J.-R. Li, J. Sculley, and H.-C. Zhou, Chem. Rev. 112, 869 (2012).
33. Z. Hu, B. J. Deibert, and J. Li, Chem. Soci.Rev. 43, 5815(2014).
34. J. Della Rocca, D. Liu, and W. Lin, Acc. Chem. Res. 44, 957(2011).
35. J. Liu, L. Chen, H. Cui, J. Zhang, L. Zhang, and C.-Y. Su, Chem.Soci. Rev. 43, 6011 (2014).
36. M. O’Keeffe and O. M. Yaghi, Chem. rev. 112, 675 (2012).
37. O. M. Yaghi, M. O'Keeffe, N. W. Ockwig, H. K. Chae, M. Eddaoudi, and J. Kim, Nature, 423, 705 (2003).
38. H. Deng et al., Science,327, 596 (2010).
39. J. A. Johnson, S. Chen, T. C. Reeson, Y. S. Chen, X. C. Zeng, and J. Zhang, Chem. Eur. J. 20, 7632 (2014).
40. D. Feng et al., Nat. Commun. 5, 5723 (2014).
41. T.-F. Liu et al., J. Am. Chem. Soc.136, 7813(2014).
42. D. Banerjee, H. Wang, B. J. Deibert, and J. Li, Characterization, and Applications,1, 73 (2016).
43. I. Pacheco-Fernández, M. Rentero, J. H. Ayala, J. Pasán, and V. Pino, Anal. Chim. Acta.133, 137 (2020).
44. N. Stock, Microporous and mesoporous materials, 129, 287 (2010).
45. R. Banerjee, A. Phan, B. Wang, C. Knobler, H. Furukawa, M. O'Keeffe, and O. M. Yaghi, Science, 319, 939 (2008).
46. J. Bedia, V. Muelas-Ramos, M. Peñas-Garzón, A. Gómez-Avilés, J. J. Rodríguez, and C. Belver, Catal. 9, 52 (2019).
47. C.-W. Huang, V.-H. Nguyen, S.-R. Zhou, S.-Y. Hsu, J.-X. Tan, and K. C.-W. Wu, Sustain. Energy Fuels, 4, 504 (2020).
48. R. I. Walton, Chem. Soci. Rev. 31, 230 (2002).
49. V. F. Yusuf, N. I. Malek, and S. K. Kailasa, ACS omega, 7, 44507 (2022).
50. F. Zhang, Z. Li, T. Ge, H. Yao, G. Li, H. Lu, and Y. Zhu, Inorg. chem. 49, 3776 (2010).
51. S. Soni, P. K. Bajpai, and C. Arora, Characterization and Application of Nanomaterials, 3, 87 (2020).
52. V. Boldyrev and K. Tkáčová, J. mater. synth. process, 8, 121 (2000).
53. A. Pichon, A. Lazuen-Garay, and S. L. James, CrystEngComm, 8, 211 (2006).
54. Y. Chen et al., Chem. Eng. Sci. 158, 539 (2017).
55. S. Głowniak, B. Szczęśniak, J. Choma, and M. Jaroniec, Mater. Today, 46, 109 (2021).
56. J. Klinowski, F. A. A. Paz, P. Silva, and J. Rocha, Dalton Trans. 40, 321 (2011).
57. R. Vakili, S. Xu, N. Al-Janabi, P. Gorgojo, S. M. Holmes, and X. Fan, Microporous and Mesoporous Mater. 260, 45 (2018).
58. X. Han, K. Tao, Q. Ma, and L. Han, J. Mater. Sci. 29, 14697 (2018).
59. D. K. Yoo, G. Lee, M. M. H. Mondol, H. J. Lee, C. M. Kim, and S. H. Jhung, Coord. Chem. Rev. 474, 214868 (2023).
60. S. Gulati, S. Vijayan, S. Kumar, B. Harikumar, M. Trivedi, and R. S. Varma, Coord. Chem. Rev. 474, 214853 (2023).
61. J. Xu, J. Ma, Y. Peng, S. Cao, S. Zhang, and H. Pang, Chin Chem Lett . 34, 107527 (2023).
62. R. J. Kuppler et al., Coord. Chem. Rev. 253, 3042 (2009).
63. V. Isaeva and L. Kustov, Petroleum Chem. 50, 167 (2010).
64. A. E. Baumann, D. A. Burns, B. Liu, and V. S. Thoi, Commun. Chem, 2, 86 (2019).
65. Y.-R. Lee, J. Kim, and W.-S. AhnJ. Chem. Eng. 30, 1667 (2013).
66. L. Zhang et al., ACS Sustain. Chem. Eng 7, 1667 (2018).
67. E. N. Augustus, A. Nimibofa, I. A. Kesiye, and W. Donbebe, Am. J. Environ. Prot. 5, 61 (2017).
68. M. A. Yatoo, J. Gupta, F. Habib, A. Alfantazi, Z. Ansari, and Z. Ahmad, (2023).
69. H.-Y. Li, S.-N. Zhao, S.-Q. Zang, and J. Li, Chem. Soci. Rev. 49, 6364 (2020).
70. M. Tomić, M. Šetka, L. Vojkůvka, and S. Vallejos, Nanomater.11, 552 (2021).
71. B. Szulczyński and J. Gębicki, Environments, 4, 21 (2017).
72. E. F. Hasan Alzaimoor and E. Khan, Crit Rev Anal Chem . 1 (2023).
73. W. Cheng, X. Tang, Y. Zhang, D. Wu, and W. Yang, Trends Food Sci Technol.112, 268 (2021).
74. H. D. Lawson, S. P. Walton, and C. Chan, ACS Appl. Mater. Interfaces, 30, 7004 (2021).
75. P. Horcajada, C. Serre, M. Vallet‐Regí, M. Sebban, F. Taulelle, and G. Férey, Angew. Chem. 118, 6120 (2006).
76. S. He et al., Acta Pharm. Sin. B.11, 2362 (2021).
77. M. Moharramnejad et al., J Drug Deliv Sci Technol. 104285 (2023).
78. M. Alhamami, H. Doan, and C.-H. Cheng, Mater. 7, 3198 (2014).
79. Y. Sun et al., Nano-Micro Lett. 12, 1 (2020).
80. R. Zhu et al., Pharm. 15, 1599 (2023).
81. J. A. Moulijn, M. Makkee, and A. E. Van Diepen, John Wiley & Sons, (2013).
82. C. Adams, Catal. 52, 924 (2009).
83. J. Hagen, Industrial catalysis: a practical approach. John Wiley & Sons, (2015).
84. F. X. L. i Xamena, A. Abad, A. Corma, and H. Garcia, J. Catal. 250, 294 (2007).
85. F. X. Felpin and E. Fouquet, ChemSusChem. 1, 718 (2008).
86. M. Nikoorazm, A. Ghorbani-Choghamarani, and A. Jabbari, J. Porous Mater. 23, 967 (2016).
87. R. E. Malekshah, F. Shakeri, A. Khaleghian, and M. Salehi, Int. J. Biol. Macromol, 152, 846 (2020).
88. S. Jain and O. Reiser, ChemSusChem.
89. 1, 534, (2008).
90. M. Aghajani and N. Monadi, J. Iran. Chem. Soc. 14, 963 (2017).
91. Y.-S. Kang, Y. Lu, K. Chen, Y. Zhao, P. Wang, and W.-Y. Sun, Coord. Chem. Rev. 378, 262 (2019).
92. Y.-B. Huang, J. Liang, X.-S. Wang, and R. Cao, Chem. Soc. Rev. 46, 126 (2017).
93. A. Manjceevan and K. Velauthamurty, CRC Press, 99 (2023).
94. M. Opanasenko, A. Dhakshinamoorthy, Y. K. Hwang, J. S. Chang, H. Garcia, and J. Čejka, ChemSusChem. 6, 865 (2013).
95. K. Chen and C.-D. Wu, Coord. Chem.Rev. 378, 445 (2019).
96. A. Fujishima and K. Honda, nature, 238, 37 (1972).
97. W. Gong, Y. Liu, H. Li, and Y. Cui, " Coord. Chem. Rev. 420, 213400 (2020).
98. F. Glaser and O. S. Wenger, Coord. chem. rev. 405, 213129 (2020).
99. C. M. Friend and B. Xu, Acc. Chem. Res. 50, 517 (2017).
100. G. Ciamician, Science, 36, 385 (1912).
101. K.-i. Ishibashi, A. Fujishima, T. Watanabe, and K. Hashimoto, Electrochem. commun. 2, 207 (2000).
102. S. Bandyopadhyay, A. G. Anil, A. James, and A. Patra, ACS Appl. Mater. Interfaces, 8, 27669 (2016).
103. D. Li, M. Kassymova, X. Cai, S.-Q. Zang, and H.-L. Jiang, Coord. Chem. Rev. 412, 213262 (2020).
104. U. G. Akpan and B. H. Hameed, J. Hazard. Mater. 170, 520 (2009).
105. D. Friedmann, A. Hakki, H. Kim, W. Choi, and D. Bahnemann, Green Chem. 18, 5391 (2016).
106. S. Zhang, Y. Zhao, R. Shi, G. I. Waterhouse, and T. Zhang, EnergyChem. 1, 100013 (2019).
107. M. Ni, M. K. Leung, D. Y. Leung, and K. Sumathy, Renew. Sust. Energ. Rev. 11, 401 (2007).
108. K. Qi, B. Cheng, J. Yu, and W. Ho, J. Alloys Compd. 727, 792 (2017).
109. X. Xu, C. Randorn, P. Efstathiou, and J. T. Irvine, Nature mater. 11, 595 (2012).
