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性能与应用篇 3

第26章 配位聚合物的性能概述 3

26.1 配位聚合物的光学性能 3

26.1.1 光致发光 3

26.1.2 电致发光 4

26.1.3 非线性光学 4

26.1.4 光电转换 4

26.2 配位聚合物的电性能 4

26.2.1 质子／离子传导与燃料电池 5

26.2.2 电子传导 5

26.2.3 二次电池电极材料 5

26.2.4 超级电容器 6

26.3 配位聚合物的磁性能 6

26.4 配位聚合物的吸附分离性能 6

26.4.1 二氧化碳捕获 7

26.4.2 能源气体存储 7

26.4.3 吸附脱硫、污染物吸附、石油泄漏清污等 7

26.4.4 轻质烃类分离 8

26.4.5 手性分离 8

26.5 配位聚合物的催化性能 9

26.5.1 作为催化中心 9

26.5.2 作为载体 9

26.6 配位聚合物的传感性能 10

26.7 配位聚合物的稳定性 10

26.8 配位聚合物的其他性能 11

参考文献 11

第27章 金属有机框架材料的光子学性能及其应用 16

27.1 引言 16

27.2 光子功能金属有机框架材料的设计思路 16

27.2.1 框架材料结构设计思路 16

27.2.2 光子学性能的产生机制 18

27.3 荧光传感应用 20

27.4 照明与显示器件应用 29

27.5 生物医学应用 32

27.6 非线性光学倍频与多光子发光 34

27.7 存在问题与展望 39

参考文献 39

第28章 稀土配位聚合物荧光探针 46

28.1 引言 46

28.2 Ln-MOFs作为荧光探针 47

28.2.1 阳离子探针 47

28.2.2 阴离子探针 51

28.2.3 小分子探针 55

28.3 总结与展望 61

参考文献 61

第29章 镧系金属配位聚合物的发光性能 63

29.1 发光镧系金属配位聚合物及其构筑策略 63

29.2 镧系金属配位聚合物发光机理 64

29.3 镧系金属发光配位聚合物的应用 66

29.3.1 镧系金属发光配位聚合物传感器概述 66

29.3.2 镧系金属发光配位聚合物传感器的研究进展 67

29.3.3 可调控光致发光镧系金属配位聚合物 74

29.4 总结与展望 82

参考文献 82

第30章 非线性光学效应配位聚合物 85

30.1 引言 85

30.1.1 非线性光学 85

30.1.2 非线性光学材料的发展 85

30.2 二阶非线性光学配位聚合物材料 86

30.2.1 3D金刚烷型网络结构的二阶NLO配位聚合物 87

30.2.2 2D网络结构的二阶NLO配位聚合物 89

30.2.3 1D螺旋结构的二阶NLO配位聚合物 91

30.3 三阶非线性光学配位聚合物材料 93

30.3.1 三阶非线性配位聚合物 93

30.3.2 双光子配位聚合物 96

30.3.3 光限幅配位聚合物 99

30.4 总结与展望 101

参考文献 102

第31章 配位聚合物的导电性 105

31.1 引言 105

31.2 导电配位聚合物材料设计 105

31.3 导电配位聚合物的研究现状 107

31.3.1 一维金属-有机配位聚合物 107

31.3.2 二维金属-有机配位聚合物 109

31.3.3 三维金属有机框架材料 113

31.4 改善CPs导电性能的策略 118

31.4.1 引入客体分子的MOF 118

31.4.2 掺杂导电材料的MOF 120

31.4.3 在器件基片负载MOF薄膜 120

参考文献 121

第32章 配位聚合物的质子传导 126

32.1 研究背景 126

32.2 配位聚合物质子传导的表征方法 127

32.2.1 实验表征 127

32.2.2 理论模拟方法 130

32.3 配位聚合物质子传导的调控 134

32.3.1 主体框架和客体分子／离子 134

32.3.2 布朗斯特酸性和官能团修饰 142

32.3.3 相变、缺陷和无定形化 143

32.4 总结与展望 147

参考文献 147

第33章 磁性配位聚合物 153

33.1 一维单链磁体 153

33.1.1 概述 153

33.1.2 单链磁体的基本理论 154

33.1.3 单链磁体的构筑策略 156

33.1.4 总结与展望 166

33.2 二维自旋阻挫磁体 166

33.2.1 概述 166

33.2.2 基本理论 168

33.2.3 Kagomé阻挫格子 169

33.2.4 其他二维阻挫格子 175

33.2.5 总结与展望 176

33.3 三维多孔磁体 176

33.3.1 概述 176

33.3.2 I3On体系 177

33.3.3 I2On体系 179

33.3.4 I1On体系 181

33.3.5 I0On体系 183

33.3.6 总结与展望 185

33.4 一种基于磁性-结构维度关系的磁体归类方法 185

33.4.1 概述 185

33.4.2 U0磁单元结构的磁性配位聚合物 186

33.4.3 U1磁单元结构的磁性配位聚合物 187

33.4.4 U2磁单元结构的磁性配位聚合物 187

33.4.5 U3磁单元结构的磁性配位聚合物 187

33.4.6 总结与展望 187

参考文献 188

第34章 氰根桥连的磁功能配位聚合物 192

34.1 分子基铁磁体 192

34.2 单链磁体 195

34.3 自旋转换配合物 199

34.4 变磁体 202

34.5 总结与展望 204

参考文献 204

第35章 功能金属甲酸配位聚合物 208

35.1 引言 208

35.2 金属甲酸框架的发展概况 209

35.3 二元金属甲酸框架 211

35.4 金刚石型多孔金属甲酸框架 212

35.4.1 结构及客体分子吸附 212

35.4.2 磁性及多功能性 213

35.5 含碱金属离子的金属甲酸框架 215

35.6 含胺类离子的金属甲酸框架 216

35.6.1 结构 217

35.6.2 磁性及介电性质 220

35.7 总结与展望 228

参考文献 229

第36章 多孔手性配位聚合物的不对称催化与手性分离 233

36.1 引言 233

36.2 手性金属有机框架材料的设计与合成 234

36.3 不对称催化性能 237

36.3.1 金属节点催化 238

36.3.2 优势手性配体催化 242

36.3.3 有机小分子催化剂催化 255

36.4 手性分离性能 260

36.4.1 吸附分离 260

36.4.2 共结晶分离 262

36.4.3 色谱分离 263

36.4.4 膜分离 264

36.5 总结与展望 266

参考文献 267

第37章 掺杂配位聚合物催化有机物的光降解 270

37.1 金属离子-配位聚合物的复合材料 271

37.1.1 混价金属配位聚合物 272

37.1.2 混合金属配位聚合物 273

37.1.3 负载金属离子的配位聚合物 279

37.2 金属纳米颗粒-配位聚合物的复合材料 282

37.3 碳基材料-配位聚合物的复合材料 286

37.4 半导体-配位聚合物的复合材料 290

37.5 高分子聚合物-配位聚合物的复合材料 294

37.6 磁性材料-配位聚合物的复合材料 296

37.7 其他纳米材料-配位聚合物的复合材料 297

参考文献 298

第38章 光催化活性金属有机框架材料的设计、合成及性能研究 304

38.1 光催化活性MOF材料的合成策略 305

38.1.1 利用光活性有机配体组装合成光活性MOF材料 305

38.1.2 后修饰策略构筑光活性MOF材料 305

38.1.3 MOF-纳米粒子复合型光催化材料 308

38.2 MOF材料在光催化水分解产氢领域的应用研究 308

38.2.1 光催化活性MOF产氢材料的研究 309

38.2.2 分子簇@MOF光催化产氢复合分子材料的研究 311

38.2.3 纳米粒子@MOF光催化产氢复合材料设计与合成 311

38.3 MOF材料在光催化水分解产氧领域的应用研究 314

38.4 MOF材料在光催化CO2还原领域的应用研究 316

38.5 MOF材料在光催化有机合成领域的应用研究 318

参考文献 320

第39章 多孔配位聚合物的吸附分离性能 326

39.1 引言 326

39.2 分子的吸附存储 326

39.2.1 氢气存储 326

39.2.2 甲烷存储 329

39.2.3 乙炔存储 331

39.2.4 其他气体的存储 333

39.2.5 水吸附 335

39.3 混合物的分离提纯 338

39.3.1 永久气体分离 338

39.3.2 低碳烃分离 341

39.3.3 异构体分离 344

39.3.4 选择性离子交换 348

39.4 环境污染物的吸附去除 351

39.4.1 二氧化碳捕获 351

39.4.2 有毒气体或蒸气的捕获或催化降解 356

39.4.3 燃油品质升级 359

39.4.4 水中污染物的去除 362

39.5 总结与展望 366

参考文献 366

第40章 面向清洁能源气体存储的配位聚合物 373

40.1 面向氢气存储的配位聚合物 373

40.1.1 影响氢气吸附的因素 374

40.1.2 总结与展望 379

40.2 面向甲烷存储的配位聚合物 379

40.2.1 影响甲烷吸附的因素 380

40.2.2 MOF甲烷吸附机理 386

40.2.3 MOF的非常规甲烷吸附 388

40.2.4 总结与展望 389

40.3 面向乙炔吸附的配位聚合物 390

40.3.1 HKUST-1 390

40.3.2 NbO型MOF 391

40.3.3 类CPO-27M型MOF 392

40.3.4 FJI-H8 393

40.3.5 总结与展望 395

40.4 面向其他清洁能源气体分离的配位聚合物 395

40.4.1 MOF对C2烃类的吸附分离 395

40.4.2 MOF对C3烃类的吸附分离 397

40.4.3 MOF对C4及以上烃类的吸附分离 398

40.4.4 MOF对于不同碳原子数间烃类的吸附分离 400

40.4.5 总结与展望 401

参考文献 401

第41章 爆炸物化学与配位聚合物的整体设计 411

41.1 爆炸物化学与配位聚合物结构设计 411

41.1.1 爆炸物基础与主要研究体系简介 411

41.1.2 配位聚合物结构设计的基本思考 418

41.2 用于爆炸物安全处理的配位聚合物薄膜化、纤维化与器件化设计 419

41.2.1 爆炸物安全处理的器件化要求 419

41.2.2 配位聚合物的薄膜化与器件化 420

41.3 配位聚合物用于降低爆炸物感度 423

41.3.1 配位聚合物作前驱体材料用于降低爆炸物的感度 423

41.3.2 利用配位聚合物结构可调性控制爆炸物的感度 424

41.3.3 利用配位聚合物主客体作用进行爆炸物感度调整 426

41.3.4 机遇与挑战 426

41.4 配位聚合物用于爆炸物检测与安防 427

41.4.1 检测芳香硝基类爆炸物 427

41.4.2 检测多氮杂环高能爆炸物 428

41.4.3 机遇与挑战 430

参考文献 431

第42章 多孔配位聚合物为前驱体的电池材料制备与应用 436

42.1 基于多孔配位聚合物前驱体的纳米材料的制备 436

42.1.1 碳材料 436

42.1.2 金属氧化物 437

42.1.3 金属氧化物-碳复合材料 439

42.2 电化学能源储存应用 440

42.2.1 超级电容器 441

42.2.2 锂离子电池 446

42.2.3 锂-硫电池 449

42.2.4 锂-氧电池 450

42.2.5 钠离子电池 451

42.2.6 太阳能电池 452

42.2.7 燃料电池 453

42.3 总结与展望 456

参考文献 457

第43章 配位聚合物在农药检测和去除中的应用 463

43.1 MOF作为电化学和荧光传感界面检测农药分子 463

43.2 MOF固相萃取农药分子 471

43.3 MOF作为吸附材料去除农药分子 475

参考文献 480

第44章 金属-有机凝胶 483

44.1 凝胶简介 483

44.2 金属-有机凝胶的发展历史 483

44.3 金属-有机凝胶的分类 484

44.4 小分子配合物凝胶的特点和性能 484

44.5 配位聚合物凝胶的特点和性能 492

44.5.1 基于羧酸配体的配位聚合物凝胶 494

44.5.2 基于氨基酸配体的配位聚合物凝胶 497

44.5.3 基于吡啶的配位聚合物凝胶 498

44.5.4 基于其他杂环配体的金属-有机凝胶 505

44.5.5 基于膦配体的金属-有机凝胶 507

44.5.6 基于混合给体配体的金属-有机凝胶 507

44.6 总结与展望 512

参考文献 513

第45章 多孔配位聚合物的稳定性 523

45.1 引言 523

45.2 MOF的化学稳定性、热稳定性、水热稳定性及机械稳定性 523

45.2.1 化学稳定性 524

45.2.2 热稳定性 527

45.2.3 水热稳定性 528

45.2.4 机械稳定性 528

45.3 影响多孔配位聚合物在水溶液中稳定性的因素 529

45.3.1 金属-配体键的强度 530

45.3.2 配体的碱性 530

45.3.3 金属中心的配位数和类型 531

45.3.4 连接体的化学功能化 532

45.3.5 结构框架 532

45.4 展望 533

参考文献 534

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