Chem. Rev.: 红外和拉曼光谱表征MOF及研究其与客体分子相互作用的研究进展

雨辰

2020-12-16

金属有机框架是一类相对较新的材料，其固有的功能多样性和多孔结构以及易变的性能，是它们在气体传感，分离和存储，催化，药物输送等方面的巨大潜力的基础。这些应用中有许多涉及MOF与不同化合物（包括气体）的相互作用。因此，MOF材料的物理化学表征和MOF-气体相互作用过程的研究引起了极大的兴趣。用于这些目的的分析技术种类繁多，在许多情况下，振动光谱法（IR和拉曼光谱法）是必不可少的。

有鉴于此，保加利亚科学院副院长Konstantin I. Hadjiivanov教授等人，综述了红外光谱和拉曼光谱技术用于MOF材料表征和研究其与各种气体相互作用过程的研究进展。

本文要点

1）分析了红外和拉曼光谱作为MOF材料表征和研究它们与各种气体相互作用过程的一种有力工具，存在的优点和局限性。还强调了MOF与特定气体相互作用的特殊性以及一些不一致的谱带分配。总结了红外光谱和拉曼光谱的广泛分析可能性，可以将其与其他技术结合使用，明确建立MOFs的结构、性质和反应性。

2）制备的MOF样品的光谱包含材料的有机（连接基）和无机（二级结构单元）部分以及这两个部分之间的键的特定信息。在大多数情况下，表征是在非原位进行的，因此是指最终含有吸附水的样品。吸附水对不同的光谱特征有不同程度的影响:对有机组分的特征影响不大，但对作为主要吸附位点的结构羟基带产生强烈的扰动。此外，水会阻塞开放的金属位点。样品的活化是正确研究MOF与客体分子相互作用的重要前提。因此，研究MOF与气体的相互作用需要现场记录光谱，即在活化样品后进行光谱记录。

3）MOFs光谱表征的主要目标之一是控制材料的成功合成和相纯度。残留的化合物，如DMF或未反应的连接物很容易通过光谱检测。光谱也有助于检测作为调节剂的杂质，这些杂质在合成过程中充当竞争性配体，以及副产物，如酯和酸酐。最后，这种技术可以产生有关结构塌陷的信息，例如由热处理引起的塌陷。

参考文献：

Konstantin I. Hadjiivanov et al. Power of Infrared and Raman Spectroscopies to Characterize Metal-Organic Frameworks and Investigate Their Interaction with Guest Molecules. Chem. Rev., 2020.

DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00487

https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00487