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综述:Fe3O4@MOF磁性框架复合材料的最新进展:制备方法与催化性能
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月20日 来源:Journal of Organometallic Chemistry 2.1
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这篇综述系统梳理了2020-2024年间磁性Fe3O4@金属有机框架(MOF)复合材料的研究进展,重点探讨了微波法、溶剂热法和声化学法三大合成策略,并详细分析了其在有机转化、光催化、氧化还原反应及多组分反应等领域的催化应用(含过氧化物酶/Fenton样活性),为开发高效可回收的纳米催化剂提供了重要参考。
Techniques for Preparing Fe3O4@MOF magnetic composites
磁性金属有机框架复合材料(MFCs)的合成可分为传统与非传统方法。其中微波辅助法凭借快速均匀加热的优势,能在数十分钟内完成Fe3O4核与MOF壳的组装;溶剂热法则通过调控温度/压力实现晶体定向生长,产物结晶度优异;声化学法利用空化效应在常温常压下高效构建核壳结构,尤其适合热敏感配体体系。值得注意的是,所有方法均需平衡磁性核的饱和磁化强度与MOF孔隙率的矛盾——微波法易导致磁核部分氧化,而溶剂热法可能引发MOF层不均匀包覆。
Organic transformations
以[AEMIm]BF4/Fe3O4@HKUST-1为例的复合催化剂,在无溶剂条件下可实现CO2与环氧化物的高效环加成,转化率较单一组分提升3倍。这种协同效应源于MOF孔道对底物的限域作用与Fe3O4表面路易斯酸位点的协同活化。更有趣的是,磁性回收后的催化剂经10次循环仍保持90%活性,印证了MFCs的稳定性优势。
Catalytic applications in multicomponent reactions
在多组分反应中,Fe3O4@ZIF-8催化合成喹啉类化合物的收率达96%,其关键在于MOF的择形效应可精准控制反应路径。对比传统均相催化剂,这类磁性复合材料不仅减少副产物生成,还能通过外磁场实现秒级分离,显著简化纯化流程。
Conclusion
Fe3O4@MOF复合材料通过整合磁性纳米颗粒(MNPs)的快速分离特性与MOFs的可设计性,开创了"催化-分离"一体化新模式。未来研究需攻克磁核氧化、壳层缺陷控制等关键技术瓶颈,并拓展其在生物医学(如靶向药物递送)与环境修复(如持久性有机物降解)等领域的交叉应用。
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