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嘧啶羧酸类稀土—有机框架化合物的合成、结构与性质研究
概述
化学界对稀土金属有机框架化合物（RareEarthMetal-OrganicFrameworks,REMOFs）的研究近年来逐渐升温。本文以嘧啶羧酸类稀土—有机框架化合物为例，系统综述了其合成方法、结构种类及性质表征等方面的研究进展。
一、合成方法
1.溶剂热法合成
溶剂热法合成是制备稀土—有机框架化合物的常用方法。其基本步骤为：先将金属离子和有机配体溶于适当的溶剂中，在一定的温度和时间下进行反应。研究发现，溶剂种类、温度、反应时间和反应控制剂等条件都会对合成产物的形貌和结构有影响。
2.水热法合成
水热法合成是指在水、有机醇或其他溶液中，在高温高压条件下反应，形成有机配位体和金属离子结合成为稳定的三维网络结构。与溶剂热法相比，水热法合成的稀土—有机框架化合物具有结构更为稳定的特点。
3.其他方法
还有一些其他的制备方法，如微波法和溶剂挥发法等。但这些方法相对而言应用较少。
二、结构种类
现有文献中报道的嘧啶羧酸类稀土—有机框架化合物结构种类众多。其中，REMOFs（RE=稀土元素）一般具有三种发生方式：三维类正方体（e.g.Ce(RE)MBA）、三维类八面体（e.g.Ce(RE)TzPB）和一维链（e.g.Ce(RE)BDC）。
1.三维类正方体
三维类正方体的几何形状通常为长方体，八个角上有八个配位中心。大多数包含四个对称的金属离子和四个嘧啶-4,4'-二甲酸（MBA）配体。在嘧啶酸和稀土离子的作用下，产生的化合物拓扑结构有序且稳定，能够防止框架的崩塌。
2.三维类八面体
三维类八面体的结构形状多样，其中C3h对称的多面体化合物很常见。八面体中含有12个配位点，可分为顶点和中心两类。在嘧啶酸和稀土离子的作用下，产生的化合物拓扑结构有序且稳定。
3.一维链
一维链状结构，是一种由稀土离子和苯二甲酸（BDC）配位体组成的化合物。该结构的共价键形成了一系列无限延伸的链，其中稀土离子和配体交替排布，稀土离子和苯二甲酸组成的链具有极好的传导性质，能够发挥类似金属材料的效果，并作为一种有效的催化剂。
三、性质表征
稀土—有机框架化合物因其独特的结构和性质，在复杂的化学和物理环境下表现出了许多独特的性质，具有诸如光、电、磁、催化、吸附、磷光等方面的应用前景。
1.光学性质
研究表明，嘧啶羧酸类稀土—有机框架化合物具有良好的荧光特性，晶体的荧光强度与络合前嘧啶酸分子的荧光强度之间有很强的线性关系。有研究发现，Ce-DPA-DMT有发光增强效应，是一种良好的分子探针，并可用于生物领域中荧光染料的探测。
2.磁学性质
稀土金属具有特殊的电子结构和磁学性质，因此稀土—有机框架化合物在磁学性质上表现出了独特的现象。例如，Er-DOBDC固体的磁学性质中显示了逐渐升高的螺旋性，体现了其磁性的非普通模型。
3.吸附性质
由于其结构具有很好的可控性，稀土—有机框架化合物也被广泛应用于吸附领域，如气体吸附、小分子吸附等。最近的研究发现，Sm-btc@rGO纳米复合材料具有良好的甲醛去除率，可以用于室内空气中挥发性有机物（VOCs）的治理。
结论
综上所述，嘧啶羧酸类稀土—有机框架化合物在制备方法、结构种类、性质表征等方面有着广阔的研究前景，被认为是一种新型的有机金属构筑材料。然而，该领域还存在着许多待解决的问题，如其应用于新型材料中的优化设计等问题。未来，化学界还有待开发更多新型的稀土—有机框架化合物，并通过实验和模拟等手段，探索其在广泛领域中的应用前景。