1.網格化學領域的開拓者和奠基人Yaghi教授的基礎理論論著2.本書從基礎科學理論出發，引申到MOF和COF的合成、結構與性質，並擴展到這些材料在應對不同社會挑戰方面的應用。3.書中例子均為網格化學文獻和合成框架中的典型例子。內容介紹聚焦於對底層基本原理的討論，以及這些例子背後的研究思維。4.圖書全彩印刷，清晰表征結構，閱讀體驗高。

●緒論001

第一篇金屬有機框架
1金屬有機框架概述006
1.1引言006
1.2配位固體的早期例子007
1.3經典配位化合物007
1.4Hofmann型籠合物009
1.5配位網絡011
1.6基於帶電荷配體的配位網絡018
1.7次級及較為多孔性019
1.8MOF化學向三維結構的拓展020
1.8.1MOF-5的定向合成021
1.8.2MOF-5的結構022
1.8.3框架結構的穩定性023
1.8.4MOF-5的活化023
1.8.5MOF-5的較為多孔性024
1.8.6MOF-5的結構穩定性025
1.9總結026
參考文獻026

2材料多孔性的測定及設計031
2.1引言031
2.2晶態固體材料的多孔性031
2.3氣體吸附理論033
2.3.1術語及定義033
2.3.2物理吸附和化學吸附035
2.3.3氣體吸附等溫線035
2.3.4多孔固體的氣體吸附模型038
2.3.5體積比吸附量和質量比吸附量041
2.4金屬有機框架的多孔性042
2.4.1孔道尺度的精準設計042
2.4.2超高比表面積048
2.5總結053
參考文獻054

3MOF的058
3.1引言058
3.2有機配體059
3.2.1配體設計合成方法060
3.2.2配體的幾何構型062
3.3次級073
3.4晶態MOF的合成路線075
3.4.1基於二價金屬的MOF的合成075
3.4.2基於三價金屬的MOF的合成077
3.4.3基於四價金屬的MOF的合成078
3.5MOF材料的活化078
3.6總結080
參考文獻080

金屬有機框架083
4.1引言083
4.2基於三、四以及六連接SBU的MOF083
4.2.1三連接的SBU083
4.2.2四連接的SBU084
4.2.3六連接的SBU090
4.3基於七、八、十以及十二連接SBU的MOF098
4.3.1七連接的SBU098
4.3.2八連接的SBU098
4.3.3十連接的SBU104
4.3.4十二連接的SBU104
4.4基於無限棒狀SBU的MOF111
4.5總結113
參考文獻114

5MOF的復雜性和異質性118
5.1引言118
5.2框架的復雜性119
5.2.1多金屬MOF119
5.2.2多配體MOF123
5.2.3三級法129
5.3框架的異質性133
5.3.1混配體MTV-MOF133
5.3.2混金屬MTV-MOF135
5.3.3無序缺位MTV-MOF136
5.4總結138
參考文獻138

6MOF的功能化142
6.1引言142
6.2原位功能化144
6.2.1分子捕獲或封裝144
6.2.2納米粒子包埋嵌入MOF基質144
6.3合成前功能化146
6.4合成後修飾147
6.4.1基於弱相互作用的功能化147
6.4.2基於強相互作用的PSM151
6.4.3基於共價作用的PSM162
6.4.4基於橋聯羥基的共價PSM167
6.5分析方法169
6.6總結170
參考文獻170


第二篇共價有機框架
7歷史視角下的共價有機框架的發現176
7.1引言176
7.2路易斯理論和共價鍵177
7.3有機合成化學的發展179
7.4超分子化學181
7.5動態共價化學183
7.6共價有機框架185
7.7總結189
參考文獻189

8共價有機框架中的鍵合192
8.1簡介192
8.2生成硼氧鍵的反應192
8.2.1硼氧六環、硼酸酯和螺硼酸酯的生成機理192
8.2.2硼硅酸酯類COF194
8.2.3螺硼酸酯類COF195
8.3基於席夫堿反應的鍵合196
8.3.1亞胺鍵合197
8.3.2腙類COF202
8.3.3方酸菁類COF203
8.3.4β-酮烯胺類COF204
8.3.5吩嗪類COF206
8.3.6苯並唑類COF207
8.4酰亞胺鍵合208
8.4.1二維酰亞胺類COF208
8.4.2三維酰亞胺類COF210
8.5三嗪類鍵合211
8.6環硼氮烷鍵合212
8.7丙烯腈鍵合213
8.8總結215
參考文獻215

9共價有機框架的網格設計219
9.1引言219
9.2COF中的配體221
9.3二維COF221
9.3.1具有hcb拓撲的COF223
9.3.2具有sql拓撲的COF226
9.3.3具有kgm拓撲的COF227
9.3.4具有hxl拓撲的COF228
9.3.5具有kgd拓撲的COF231
9.4三維COF231
9.4.1具有dia拓撲的COF233
9.4.2具有ctn和bor拓撲的COF233
9.4.3具有pts拓撲的COF234
9.5總結236
參考文獻237

10COF的功能化239
10.1引言239
10.2原位修飾——COF中包埋嵌入納米粒子239
10.3合成前修飾241
10.3.1合成前金屬化242
10.3.2合成前共價功能化242
10.4合成後修飾244
10.4.1合成後客體捕獲245
10.4.2合成後金屬化修飾248
10.4.3合成後共價功能化250
10.5總結258
參考文獻258

11共價有機框架的納米化和特定結構化261
11.1引言261
11.2自上而下的方法262
11.2.1超聲處理方法262
11.2.2研磨處理方法263
11.2.3化學剝離方法263
11.3自下而上的方法265
11.3.1硼酸酯類COF的結晶機理265
11.3.2亞胺類COF的生成機理271
11.4超高真空制備單層硼氧六環型和亞胺型COF274
11.5總結275
參考文獻275


第三篇金屬有機框架的應用
12網格框架材料的應用280
參考文獻281

13MOF中氣體吸附和分離的基本概念和原理286
13.1氣體吸附286
13.1.1超額吸附量和總吸附量286
13.1.2質量比吸附量和體積比吸附量288
13.1.3工作容量288
13.1.4基於整個繫統的容量289
13.2氣體分離290
13.2.1熱力學分離291
13.2.2動力學分離292
13.2.3選擇性296
13.3應用條件下多孔框架的穩定性300
13.4總結301
參考文獻301

14CO2捕集和封存303
14.1引言303
14.2原位表征305
14.2.1X射線和中子衍射305
14.2.2紅外光譜307
14.2.3固體核磁共振波譜310
14.3MOF用於燃燒後CO2捕集311
14.3.1配位不飽和金屬位點的影響311
14.3.2雜原子的影響312
14.3.3SBU與CO2相互作用314
14.3.4疏水性的影響314
14.4MOF用於燃燒前CO2捕集316
14.5材料再生和CO2釋放317
14.5.1變溫吸附318
14.5.2真空變壓吸附和變壓吸附318
14.6用於CO2捕集的重要MOF319
14.7總結321
參考文獻322

15MOF中氫氣和甲烷的存儲328
15.1引言328
15.2MOF中氫氣的存儲329
15.2.1用於氫氣存儲的MOF的設計330
15.2.2用於氫氣存儲的重要MOF337
15.3MOF中甲烷的存儲340
15.3.1用於甲烷存儲的MOF的優化340
15.3.2用於甲烷存儲的重要MOF346
15.4總結346
參考文獻348

16MOF用於氣相分離和液相分離352
16.1引言352
16.2碳氫化合物的分離353
16.2.1C1～C5的分離354
16.2.2輕質烯烴和烷烴的分離357
16.2.3芳香族C8異構體的分離363
16.2.4混合基質膜364
16.3液相分離367
16.3.1從水中吸附生物活性分子368
16.3.2燃料的吸附純化370
16.4總結372
參考文獻372

17MOF的水吸附應用379
17.1引言379
17.2MOF的水解穩定性379
17.2.1水解穩定性的實驗評估380
17.2.2降解機理380
17.2.3熱力學穩定性382
17.2.4動力學惰性384
17.3MOF中水的吸附388
17.3.1水吸附等溫線388
17.3.2MOF中水吸附的機理389
17.4通過引入官能團調控MOF的吸附性質394
17.5吸附驅動熱泵395
17.5.1吸附驅動熱泵的工作原理396
17.5.2吸附驅動熱泵的熱力學396
17.6空氣中水的捕集398
17.6.1水捕集的物理原理399
17.6.2用於水捕集的MOF的篩選401
17.7設計具有定制的水吸附性質的MOF403
17.7.1配體設計的影響403
17.7.2SBU的影響403
17.7.3孔徑和孔體繫維度的影響404
17.7.4缺陷的影響405
17.8總結405
參考文獻406


第四篇專題
18拓撲412
18.1引言412
18.2圖、對稱和拓撲413
18.2.1圖和網絡413
18.2.2將晶體結構解構成對應底層網絡413
18.2.3網絡拓撲的嵌入416
18.2.4局部對稱性的影響416
18.2.5頂點符號417
18.2.6拼貼和面符號418
18.3命名法則420
18.3.1拓增網絡420
18.3網絡421
18.3.3對偶網絡422
18.3.4穿插網絡423
18.3.5交聯網絡423
18.3.6編織和互鎖網絡424
18.4網格化學結構資源數據庫425
18.5重要的三周期網絡426
18.6重要的二周期網絡429
18.7重要的零周期網絡/多面體430
18.8總結432
參考文獻432

19金屬有機多面體和共價有機多面體434
19.1引言434
19.2MOP和COP設計的基本思路434
19.3基於四面體的MOP和COP435
19.4基於八面體的MOP和COP437
19.5基於立方體和雜立方體的MOP和COP438
19.6基於截半立方體的MOP440
19.7總結442
參考文獻442

20沸石咪唑框架444
20.1引言444
20.2沸石框架結構446
20.2.1類沸石金屬有機框架447
20.2.2沸石咪唑框架448
20.3ZIF的合成449
20.4重要的ZIF結構450
20.5ZIF的設計453
20.5.1將空間指數δ作為ZIF設計工具453
20.5.2ZIF的功能化456
20.6總結458
參考文獻458

21動態框架462
21.1引言462
21.2同步動態行為中的結構柔性463
21.2.1同步的全局動態性464
21.2.2同步的局部動態性469
21.3框架的獨立動態性470
21.3.1獨立的局部動態性471
21.3.2獨立的全局動態性473
21.4總結474
參考文獻475

附錄一縮略語表478
附錄二COF結構簡式下角英文單詞釋義514
索引515

本書繫統介紹了網格化學的基礎理論和應用，包括金屬有機框架（MOF）和共價有機框架（COF）的合成、結構、性能及應用。重點闡述了MOF在氣體吸附和分離、二氧化碳的捕集和封存、氫氣和甲烷存儲、氣相和液相分離、水吸附等領域的應用。另外還將與網格化學思想和分析方法相關的內容作為專題進行了介紹，包括拓撲、金屬有機多面體（MOP）和共價有機多面體（COP）、沸石咪唑框架和動態框架方面的知識。
本書可供化學及材料相關專業的高年級本科生和研究生參考使用，也可作為MOF與COF相關領域研究者的參考用書。

(美)奧馬爾·亞吉,(德)馬庫斯·卡爾穆茨基,(德)克裡斯蒂安·迪克斯 著 李巧偉 譯