近年来，我国在配位聚合物化学领域取得了非常重要的研究进展，在国际上也具有很大影响。本书由我国当前活跃在配位聚合物领域科研一线的学者和专家撰写，旨在反映近年来我国配位聚合物化学的研究进展。本书主要结合撰写专家们所取得的代表性研究成果，系统介绍配位聚合物的合成、结构、性能及应用的研究热点和最新动态。在撰写过程中，对所涉及的部分国外同行的工作也进行了概述。全书以配位聚合物概述（第0章）起始，主体内容包括合成篇、结构篇、性能与应用篇，共3篇45章，基本覆盖了目前配位聚合物化学的研究范畴，实用性强，反映了当前该领域的研究前沿与现状。本书不仅阐明了配位聚合物化学的科学内涵和学科发展方向，也反映了我国学者的学术水平和我国在配位聚合物化学研究中近年来取得的显著进步。
样章试读
目录
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序
前言
第0章 配位聚合物概述 001
0.1 配位聚合物的定义 001
0.2 配位聚合物的历史 001
0.3 典型的配位聚合物 004
0.3.1 IRMOF系列 004
0.3.2 HKUST-1系列 006
0.3.3 MIL系列 008
0.3.4 ZIF系列 010
0.3.5 UiO系列 013
0.3.6 PCP系列 015
0.3.7 PCN系列 016
0.4 配位聚合物合成方法 019
0.4.1 传统合成方法 020
0.4.2 宏量合成方法 020
0.5 配位聚合物发展展望 021
参考文献 022
合成篇
第1章 配位聚合物合成概述 029
1.1 合成配位聚合物的各种原料组分 029
1.1.1 金属离子及金属簇次级构筑单元 029
1.1.2 配体 030
1.1.3 溶剂 032
1.1.4 模板剂、矿化剂等 033
1.2 合成配位聚合物的方法 033
1.2.1 固态反应法 033
1.2.2 溶液法 033
1.2.3 水热（溶剂热）法 034
1.2.4 升华法 034
1.2.5 微波辅助合成法 034
1.2.6 声化学合成法 035
1.2.7 电化学合成法 035
1.3 合成配位聚合物的策略 035
1.3.1 天然矿物结构模拟策略 036
1.3.2 分步组装策略 036
1.3.3 相同框架结构同系物合成策略 036
1.3.4 后修饰及结构基元取代策略 037
1.4 影响配位聚合物合成的因素 037
1.4.1 溶剂的影响 037
1.4.2 温度的影响 038
1.4.3 酸碱度的影响 038
1.4.4 抗衡离子的影响 038
1.4.5 模板的影响 038
参考文献 038
第2章 模板法构筑多孔配位聚合物 040
2.1 阳离子型模板 041
2.1.1 金属离子 041
2.1.2 有机胺阳离子 043
2.1.3 金属配合物阳离子 046
2.2 阴离子型模板 047
2.2.1 简单无机阴离子 047
2.2.2 多酸阴离子 050
2.3 中性分子模板 051
2.3.1 有机溶剂 051
2.3.2 离子液体 052
2.3.3 N-杂环化合物 052
2.3.4 羧酸分子 053
2.3.5 金属卟啉 054
2.3.6 碘分子 055
2.3.7 水分子 056
2.4 共模板效应 057
2.5 自模板效应 058
2.6 总结 060
参考文献 060
第3章 金属有机框架的后合成修饰功能调控 063
3.1 后合成修饰的定义、特点、分类及研究现状简况 064
3.1.1 后合成修饰的定义及特点 064
3.1.2 后合成修饰的分类 065
3.1.3 后合成修饰研究现状简况 066
3.2 共价后合成修饰 067
3.2.1 含支链/悬挂基团MOF的共价后合成修饰 067
3.2.2 有机配体后合成消除 073
3.2.3 无支链/悬挂基团MOF的共价后合成修饰 075
3.3 配位后合成修饰 076
3.3.1 发生于次级构筑单元的配位后合成修饰 076
3.3.2 发生于配体的配位后合成修饰 078
3.4 后合成替换 080
3.4.1 后合成金属离子交换 080
3.4.2 后合成有机配体替换 084
3.5 串联后合成修饰 088
3.6 国内后合成修饰研究进展 091
3.7 后合成修饰的影响因素 096
3.7.1 框架稳定性 096
3.7.2 孔穴相容性 097
3.7.3 溶剂 097
3.7.4 反应温度 098
3.7.5 晶体尺寸 098
3.7.6 后合成替换影响因素 098
3.8 后合成修饰的表征方法 099
3.8.1 共价后合成修饰表征方法 100
3.8.2 配位后合成修饰表征方法 101
3.8.3 后合成替换表征方法 101
3.8.4 其他表征方法 103
3.9 总结与展望 104
参考文献 106
第4章 配位聚合物中心金属的晶态分子反应 112
4.1 引言 112
4.2 单晶到单晶的转变和“溶剂诱导”的重结晶过程 113
4.3 一价中心金属离子交换 117
4.4 二价中心金属离子交换 119
4.4.1 配位构型的限制 121
4.4.2 热力学因素 122
4.4.3 动力学因素 123
4.4.4 二价中心金属交换合成配位聚合物的意义 124
4.5 三价和四价中心金属离子交换 131
4.6 中心金属离子交换机理 133
4.7 中心金属离子自旋态改变 136
4.8 中心金属离子氧化态改变 139
4.9 总结 145
参考文献 145
第5章 穿插/缠绕配位聚合物的设计合成 152
5.1 引言 152
5.2 新型分子辫化合物的可控设计合成 152
5.2.1 概述 152
5.2.2 不同类型的分子辫化合物 153
5.2.3 小结 157
5.3 影响穿插/缠绕配位聚合物可控合成的主要因素 158
5.3.1 概述 158
5.3.2 主要的影响因素 159
5.3.3 小结 171
参考文献 171
第6章 多壁金属有机框架的构筑与研究进展 176
6.1 引言 176
6.2 双壁金属有机框架 177
6.2.1 三角形配体构筑的双壁金属有机框架 177
6.2.2 直线形配体构筑的双壁金属有机框架 184
6.2.3 四边形配体构筑的双壁金属有机框架 186
6.3 三壁金属有机框架 187
6.3.1 直线形配体构筑的三壁金属有机框架 187
6.3.2 三角形配体构筑的三壁金属有机框架 189
6.4 多壁多孔配位聚合物的应用及发展前景 191
参考文献 196
第7章 具有动态行为的柔性配位聚合物及其应用 199
7.1 柔性配位聚合物的结构及调控 199
7.1.1 柔性配位聚合物的结构基础 200
7.1.2 柔性配位聚合物动态行为的实现条件 201
7.1.3 柔性配位聚合物动态行为的调控 203
7.1.4 柔性配位聚合物的理论计算研究 203
7.2 柔性配位聚合物的表征 205
7.3 具有不同动态行为和性质的柔性配位聚合物的构筑 206
7.3.1 具有吸附分离性能的柔性配位聚合物的构筑 207
7.3.2 具有识别检测性能的柔性配位聚合物的构筑 210
7.3.3 具有客体捕获与释放性能的柔性配位聚合物的构筑 212
参考文献 214
第8章 配位聚合物纳/微米材料 218
8.1 配位聚合物纳/微米材料的常用合成方法 218
8.1.1 水热/溶剂热法 218
8.1.2 室温直接沉淀法 220
8.1.3 微波合成法 224
8.1.4 超声波合成法 226
8.1.5 微乳液法 229
8.1.6 其他合成方法 231
8.2 配位聚合物纳/微米材料的应用 231
8.2.1 气体吸附与分离 231
8.2.2 传感 234
8.2.3 催化 236
8.2.4 生物应用 238
8.2.5 材料模板 238
8.2.6 其他应用领域 241
8.3 配位聚合物纳/微米材料的发展前景 242
参考文献 242
第9章 联吡啶 配位聚合物的合成及应用 245
9.1 引言 245
9.2 联吡啶 盐的性质 245
9.3 联吡啶 盐在配位化学组装中的优势 246
9.3.1 联吡啶 配体的多样性 246
9.3.2 联吡啶 配体的可设计性 247
9.3.3 联吡啶 配体可控定向组装配位聚合物 250
9.3.4 联吡啶 阳离子模板导向合成配位聚合物 252
9.4 联吡啶 配位聚合物的应用 254
9.4.1 光致变色 254
9.4.2 客体分子吸附响应 258
9.4.3 光学开关 263
9.4.4 气体吸附和分离 268
9.5 结论与展望 273
参考文献 273
第10章 多孔生物配位聚合物的设计合成 277
10.1 引言 277
10.2 生物金属有机框架的设计 277
10.2.1 基于氨基酸、多肽和蛋白质的BioMOF的合成与结构 278
10.2.2 基于卟啉和金属卟啉BioMOF的合成与结构 285
10.2.3 基于核碱基合成的BioMOF 288
10.3 BioMOF的主客体化学与应用展望 297
10.3.1 BioMOF的主客体化学 297
10.3.2 BioMOF在生物领域中的应用 301
10.3.3 BioMOF的发展前景与展望 305
参考文献 306
第11章 纳米尺度生物配位聚合物的设计与构建 311
11.1 引言 311
11.2 设计与构建 312
11.2.1 “金属-氨基酸”生物配位聚合物 312
11.2.2 “金属-肽”生物配位聚合物 318
11.2.3 “金属-蛋白质”生物配位聚合物 319
11.2.4 “金属-核碱基”生物配位聚合物 321
11.3 手性及螺旋结构调制 323
11.3.1 手性 323
11.3.2 螺旋结构调制 324
11.4 前景与挑战 325
11.4.1 无机纳米材料的合成 325
11.4.2 生物应用 328
参考文献 329
第12章 柔性配体配位聚合物的合成及性能 335
12.1 基于柔性配体的配位聚合物的设计合成与结构 336
12.1.1 基于柔性配体的配位聚合物的结构多样性 336
12.1.2 基于柔性配体的配位聚合物的设计和合成 339
12.1.3 基于柔性配体的手性配位聚合物 344
12.1.4 由柔性配体诱导的动态配位聚合物 347
12.2 基于柔性配体配位聚合物的应用 350
12.2.1 基于柔性配体配位聚合物的气体吸附 350
12.2.2 基于柔性配体配位聚合物的异相催化 355
12.2.3 基于柔性配体配位聚合物的质子传导 359
参考文献 362
第13章 镧系-过渡金属-氨基酸簇合物的控制组装、结构及性能 370
13.1 引言 370
13.2 氨基酸的配位化学和配位模式 370
13.3 第二配体对组装的影响 372
13.3.1 含单齿咪唑配体的三棱柱异金属簇合物 373
13.3.2 含双齿乙酸配体的三十核八面体簇合物 373
13.3.3 双齿配体乙酸对组装的影响 375
13.4 反应物配比对组装的影响 377
13.4.1 由两个Cu(Gly)2桥连[La6Cu24]簇形成的一维化合物 377
13.4.2 由三个Cu(Gly)2桥连[Ln6Cu24]簇形成的二维化合物（Ln = Eu, Gd, Er） 379
13.4.3 由五个Cu(Gly)2桥连[Sm6Cu24]簇形成的三维化合物 380
13.4.4 由六个Cu(Pro)2桥连[Nd6Cu24]簇形成的三维化合物 382
13.5 结晶条件对组装的影响 384
13.6 镧系金属对组装的影响 386
13.6.1 由三个稀土离子桥连四个Cu(Gly)2形成的一维化合物（Ln = La, Pr, Sm） 386
13.6.2 由三个Cu(Gly)2桥连[Ln6Cu22]簇形成的三维化合物（Ln = Eu, Dy） 388
13.6.3 由六个Cu(Gly)2桥连[Er6Cu24]簇形成的三维化合物 390
13.7 铜-稀土金属-甘氨酸化合物的碎片组装动态化学 393
13.8 过渡金属离子对组装的影响 396
13.8.1 与过渡金属钴或镍形成的七核八面体簇化合物 397
13.8.2 与过渡金属钴、镍或锌形成的七核三棱柱簇化合物 398
13.9 其他因素的影响 400
13.10 总结 400
参考文献 400
第14章 多酸基多孔金属有机框架材料 406
14.1 多酸基金属有机框架材料的背景介绍 406
14.2 多酸基金属有机框架材料的合成 407
14.2.1 多酸基金属有机框架晶态材料的合成 407
14.2.2 多酸负载型金属有机框架材料的合成 408
14.3 三维开放式多酸基多孔金属有机框架及其应用 409
14.3.1 多酸基金属有机框架单晶材料及其应用 409
14.3.2 多酸负载型金属有机框架材料及其应用 424
参考文献 429
结构篇
第15章 配位聚合物的结构概述 437
15.1 配位聚合物的结构特点 437
15.2 配位聚合物的分类 438
15.2.1 从空间维度分类 438
15.2.2 从配体种类分类 438
15.3 配位聚合物的结构设计 441
15.3.1 结构设计的原理 441
15.3.2 金属离子的选择 441
15.3.3 配体的选择 442
15.4 配位聚合物的结构表征 442
15.4.1 X射线结构分析 442
15.4.2 红外光谱分析 443
15.4.3 紫外-可见吸收光谱分析 443
15.4.4 热重分析 443
15.4.5 X射线光电子能谱分析 443
15.4.6 质谱分析 444
15.4.7 核磁共振分析 444
参考文献 444
第16章 配位聚合物的晶体工程 447
16.1 晶体工程简介 447
16.2 非共价相互作用 447
16.2.1 范德瓦耳斯力 448
16.2.2 氢键 448
16.2.3 π-π作用 449
16.2.4 配位键 450
16.2.5 非共价作用力的晶体学分析 454
16.3 配位聚合物的结构与构筑 460
16.3.1 概念与术语 460
16.3.2 网络与结构 462
16.4 总结与展望 478
参考文献 479
第17章 配位聚合物的拓扑结构 483
17.1 拓扑网络的基本概念及拓扑网络表示方法 483
17.1.1 拓扑网络的基本概念 484
17.1.2 拓扑网络的表示方法 484
17.2 拓扑网络的分类 490
17.2.1 一维拓扑结构 491
17.2.2 二维拓扑结构 492
17.2.3 三维拓扑结构 495
17.3 拓扑网络分析软件简介 502
17.3.1 Diamond软件简化拓扑结构 502
17.3.2 Topos软件简化拓扑结构 505
17.3.3 Olex软件简化拓扑结构 521
17.4 总结 523
参考文献 524
第18章 高连接的配位聚合物 527
18.1 引言 527
18.2 单节点的高连接拓扑网 529
18.2.1 奇数连接的拓扑网（7-连接和9-连接） 529
18.2.2 8-连接的拓扑网 529
18.2.3 10-连接的拓扑网 532
18.2.4 12-连接的拓扑网 533
18.2.5 14-连接的拓扑网 535
18.3 双节点的高连接拓扑网 535
18.3.1 (3, 8)-连接的拓扑网 535
18.3.2 (3, 9)-连接的拓扑网 536
18.3.3 (3, 12)-连接的拓扑网 537
18.3.4 (3, 24)-连接的拓扑网 538
18.3.5 (3, 36)-连接的拓扑网 539
18.3.6 (4, 8)-连接的拓扑网 539
18.3.7 (4, 9)-连接的拓扑网 540
18.3.8 (4, 12)-连接的拓扑网 541
18.3.9 其他双节点的高连接拓扑网 542
18.4 三节点的高连接拓扑网 545
18.4.1 (3, 4, 6)-连接的拓扑网 545
18.4.2 (4, 8, 16)-连接的拓扑网 546
18.4.3 (3, 4, 8)-连接的拓扑网 546
18.4.4 (3, 6, 12)-连接的拓扑网 547
18.4.5 (3, 8, 12)-连接和(3, 12, 12)-连接的拓扑网 547
参考文献 547
第19章 具有穿插结构的配位聚合物 551
19.1 相同结构基元穿插得到的配位聚合物 551
19.1.1 1D→2D/3D 551
19.1.2 2D→2D/3D 553
19.1.3 3D→3D 554
19.2 不同种网络穿插得到的配位聚合物 559
19.2.1 1D + 2D→3D 559
19.2.2 1D + 3D→3D 559
19.2.3 2D + 2D→3D 560
19.2.4 2D + 3D→3D 561
19.2.5 3D + 3D→3D 561
19.3 总结与展望 562
参考文献 563
第20章 配位聚合物材料结构缺陷 567
20.1 引言 567
20.2 配位聚合物材料中的自然结构缺陷 568
20.2.1 晶体位错 568
20.2.2 配体或金属缺失 569
20.2.3 局部结构缺失 569
20.2.4 部分穿插 569
20.3 配位聚合物结构缺陷的表征 570
20.3.1 显微技术 570
20.3.2 光谱技术 573
20.3.3 单晶X射线衍射技术 575
20.3.4 酸碱电位滴定 576
20.3.5 对晶体缺陷的理论计算研究 576
20.4 配位聚合物材料中的人为结构缺陷 577
20.4.1 配位聚合物材料中人为结构缺陷的生成 577
20.4.2 MOF结构内的关联缺陷和有序缺陷 585
20.5 对配位聚合物结构缺陷研究的展望 590
参考文献 591
第21章 金属多氮唑框架 596
21.1 引言 596
21.2 金属多氮唑框架的配位与结构化学 596
21.3 咪唑阴离子配位模式 598
21.3.1 与线形配位的金属离子组装链状结构 598
21.3.2 与四面体配位的金属离子组装沸石型多孔结构 599
21.4 吡唑阴离子配位模式 604
21.4.1 基于簇的三维框架 605
21.4.2 基于链的三维框架 607
21.5 三氮唑阴离子配位模式 609
21.5.1 1,2,3-三氮唑配位模式 609
21.5.2 1,2,4-三氮唑配位模式 612
21.6 其他配位模式 614
21.7 总结 615
参考文献 615
第22章 硼咪唑框架材料的结构 623
22.1 硼咪唑框架材料的发展 623
22.2 硼咪唑框架材料的合成策略 625
22.2.1 BIF材料的构筑策略 625
22.2.2 BIF的电荷平衡 626
22.2.3 BIF配体的合成 627
22.3 硼咪唑框架材料主要分类 628
22.3.1 基于4-连接硼咪唑配体构筑的BIF 628
22.3.2 基于3-连接硼咪唑配体构筑的BIF 631
22.4 硼咪唑框架材料的应用及发展前景 634
22.4.1 BIF负载贵金属纳米粒子的研究 634
22.4.2 利用BIF合成BCN多孔材料 636
参考文献 637
第23章 稀土-过渡金属簇聚物及配聚物 641
23.1 稀土配位聚合物概述 641
23.2 稀土-铜簇聚物 641
23.3 稀土-镉配聚物 649
23.4 稀土-银配聚物 651
23.5 稀土-锌配聚物 653
23.6 稀土-锰配聚物 655
23.7 稀土-镍配聚物 655
参考文献 656
第24章 多孔羧酸配位聚合物的设计组装与结构 658
24.1 多孔羧酸配位聚合物概述 658
24.1.1 研究历史 658
24.1.2 设计合成策略 660
24.1.3 合成方法 664
24.2 多孔羧酸配位聚合物的设计合成与结构 667
24.2.1 手性与非中心对称结构 667
24.2.2 分子筛拓扑结构 671
24.2.3 大孔道的结构 675
24.2.4 低密度的结构 680
24.2.5 稳定的多孔结构 685
参考文献 689
第25章 多酸为无机配体构筑的配位聚合物结构 701
25.1 引言 701
25.2 以Keggin型多酸为无机配体构筑的配位聚合物 703
25.2.1 Keggin型多酸与中性配体结合构筑的配位聚合物 704
25.2.2 Keggin型多酸与阴离子配体结合构筑的配位聚合物 708
25.2.3 Keggin型多酸与现场生成配体结合构筑的配位聚合物 711
25.3 以Wells-Dawson型多酸为无机配体构筑的配位聚合物 713
25.3.1 Wells-Dawson型多酸与中性配体结合构筑的配位聚合物 713
25.3.2 Wells-Dawson型多酸与阴离子配体结合构筑的配位聚合物 716
25.3.3 Wells-Dawson型多酸与现场生成配体结合构筑的配位聚合物 717
25.4 以Lindqvist型多酸为无机配体构筑的配位聚合物 717
25.5 以Anderson型多酸为无机配体构筑的配位聚合物 719
25.5.1 Anderson型多酸与中性配体结合构筑的配位聚合物 720
25.5.2 Anderson型多酸与阴离子配体结合构筑的配位聚合物 721
25.6 以多钼酸盐为无机配体构筑的配位聚合物 723
25.6.1 多钼酸盐与中性配体结合构筑的配位聚合物 724
25.6.2 多钼酸盐与阴离子配体结合构筑的配位聚合物 729
25.6.3 多钼酸盐与现场生成配体结合构筑的配位聚合物 730
25.7 以多钨酸盐为无机配体构筑的配位聚合物 731
25.7.1 多钨酸盐与中性配体结合构筑的配位聚合物 732
25.7.2 多钨酸盐与阴离子配体结合构筑的配位聚合物 734
25.8 以多钒酸盐为无机配体构筑的配位聚合物 735
25.8.1 多钒酸盐与中性配体结合构筑的配位聚合物 737
25.8.2 多钒酸盐与阴离子配体结合构筑的配位聚合物 738
25.9 以P2Mo5和P4Mo6型多酸为无机配体构筑的配位聚合物 739
25.9.1 P2Mo5和P4Mo6型多酸与中性配体结合构筑的配位聚合物 740
25.9.2 P2Mo5和P4Mo6型多酸与现场生成配体结合构筑的配位聚合物 740
参考文献 742
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