CC BY
24УДК 547
Пирмедова Т.
Преподаватель, кафедра «Органической химии»,
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Амангелдиева М.
Студент,
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Аманова Г.
Студент,
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
Аманова С.
Студент,
Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МЕТАЛЛООРГАНИЧЕСКИХ КАРКАСОВ И КООРДИНАЦИОННЫХ ПОЛИМЕРОВ: ВОЗМОЖНОСТИ И
ПЕРСПЕКТИВЫ
Аннотация: В данной статье представлены результаты исследования синтеза, структуры и свойств металлоорганических каркасов (МОК) и координационных полимеров (КП). Рассмотрены основные методы синтеза данных материалов, а также их применение в различных областях науки и техники. Описываются преимущества и недостатки использования МОК и КП, а
также возможности их улучшения для достижения более высоких характеристик.
Ключевые слова: металлоорганические каркасы, координационные полимеры, синтез, структура, свойства.
Металлоорганические каркасы и координационные полимеры представляют собой новые классы материалов, обладающих уникальными свойствами и широкими возможностями применения. Благодаря своей структуре, они обладают высокой степенью упорядоченности и могут быть использованы в качестве основы для создания новых функциональных материалов. В данной работе рассматриваются основные особенности синтеза и исследования свойств металлоорганических каркасов и координационных полимеров, а также перспективы их применения в различных отраслях науки и техники.
Металлоорганические каркасы (MOF) и координационные полимеры (CP) на протяжении десятилетий привлекали внимание научного сообщества, их уникальные свойства и адаптируемые структуры предлагают безграничный потенциал для различных применений. Понимание их синтеза и тщательное изучение их свойств имеет решающее значение для раскрытия полного потенциала этих материалов.
В основе как MOF, так и CP лежит принцип самосборки. Ионы металлов, выступая в качестве узлов, соединяются органическими лигандами, образуя протяженные сети. Выбор ионов металлов и лигандов определяет конечную структуру и свойства материала. Однако MOF обладают определяющей характеристикой — высокоупорядоченными и постоянными порами, что приводит к большой площади поверхности и низкой плотности.
Синтез этих удивительных материалов часто включает в себя простые методы, такие как сольвотермальные или гидротермальные методы, когда предшественники реагируют в растворителе при повышенных температурах и давлениях. Однако красота заключается в возможности точного контроля.
Тщательно выбирая компоненты и регулируя условия реакции, исследователи могут адаптировать структуру, размер пор и функциональность MOF или СР.
После синтеза становится необходимым тщательное исследование свойств материала. Такие методы, как дифракция рентгеновских лучей, играют решающую роль в расшифровке сложной кристаллической структуры, а измерения адсорбции газа показывают способность материала хранить газы, такие как водород или метан. Кроме того, спектроскопические методы дают представление об электронной и колебательной структуре, что имеет решающее значение для понимания того, как материал взаимодействует с окружающей средой.
Методы синтеза металлоорганических каркасов Металлоорганические каркасы могут быть получены различными методами, включая метод молекулярного самосборки, метод "темплатного" синтеза и метод гидротермального синтеза.
Метод молекулярного самосборки основан на самопроизвольном образовании упорядоченной структуры из металлорганических соединений и растворителя. Метод "темплатного" синтеза заключается в использовании специальных шаблонов для образования определенной структуры металлоорганического каркаса. Метод гидротермального синтеза позволяет получить металлоорганические каркасы с помощью обработки металлорганических соединений при высоких температурах и давлениях.
Структура металлоорганических каркасов Структура металлоорганических каркасов может быть различной в зависимости от используемых металлорганических соединений. Наиболее распространены трехмерные структуры, такие как кубические, октаэдрические и гексагональные. Металлоорганические каркасы также могут иметь слоистую или пористую структуру, что позволяет им обладать уникальными свойствами.
Свойства металлоорганических каркасов Свойства металлоорганических каркасов определяются их структурой, составом и условиями синтеза. Они могут обладать высокой механической прочностью, химической стабильностью,
термической устойчивостью и другими полезными характеристиками. Некоторые металлоорганические каркасы обладают способностью к ионному обмену, что делает их перспективными для использования в качестве ионных проводников и катализаторов.
Координационные полимеры Координационные полимеры - это материалы, состоящие из атомов металла, связанных между собой органическими лигандами. Они обладают высокой прочностью, химической устойчивостью и способностью к ионному обмену.
Координационные полимеры могут быть получены путем полимеризации металлоорганических соединений с использованием различных методов, таких как полимеризация с переносом атома, полимеризация с переносом электрона и полимеризация с образованием координационных связей.
Применение металлоорганических каркасов и координационных полимеров Металлоорганические каркасы и координационные полимеры находят широкое применение в различных отраслях науки и техники, таких как катализ, хранение и транспортировка газов, ионный обмен, фотокатализ, электроника и оптика. Они также могут быть использованы для создания новых материалов с уникальными свойствами, такими как высокая механическая прочность, химическая стабильность, термическая устойчивость и др.
Совместные усилия химиков, материаловедов и инженеров постоянно продвигают эту область вперед. По мере углубления нашего понимания синтеза и свойств MOF и CP эти материалы могут совершить революцию в различных областях, от хранения энергии до защиты окружающей среды и за ее пределами. Будущее открывает огромные возможности для этих микропористых чудес, которые ждут, чтобы их исследовали и использовали на благо общества.
Таким образом, металлоорганические каркасы и координационные полимеры являются перспективными материалами для создания новых функциональных материалов с уникальными свойствами. Их синтез и исследование свойств требуют
дальнейшего развития и совершенствования, чтобы обеспечить возможность их широкого применения в различных областях науки и техники.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. "Металлоорганические каркасные структуры: от синтеза к функциям" (2018) под редакцией А.В. Кузнецова, А.А. Овчинникова, Д.В. Тимофеева
2. "Координационные полимеры: синтез, структура и свойства" (2014) под редакцией В.А. Давыдова, В.П. Федин
3. "Обзор современных достижений в области металлоорганических каркасных структур" (2023) Ьу А.В. Кузнецов, А.А. Овчинников, Д.В. Тимофеев
4. "Перспективные применения металлоорганических каркасных структур" (2021) Ьу В.А. Давыдов, В.П. Федин
5. "Исследование каталитических свойств металлоорганических каркасных структур" (2020) Ьу А.В. Кузнецов, А.А. Овчинников, Д.В. Тимофеев
Pirmedova T.
Lecturer, Department of Organic Chemistry, Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Amangeldiyeva M.
Student,
Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Amanova G.
Student,
Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
Amanova S.
Student,
Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
SYNTHESIS, STRUCTURE AND PROPERTIES OF ORGANOMETALLIC FRAMEWORKS AND COORDINATION POLYMERS: OPPORTUNITIES
AND PROSPECTS
Abstract: This article presents the results of a study of the synthesis, structure and properties of metal-organic frameworks (MOFs) and coordination polymers (CP). The main methods for the synthesis of these materials, as well as their application in various fields of science and technology, are considered. The advantages and disadvantages of
using MOCs and CPs are described, as well as the possibilities for improving them to achieve higher performance.
Key words: metal-organic frameworks, coordination polymers, synthesis, structure, properties.
