多孔金属-有机络合聚合物结构特征与其吸附行为关系

综述了近来出现的一类有前途的多孔材料--金属-有机络合聚合物(MOCPs)吸附功能的设计策略与合成途径.通过配体结构的选择或修饰可赋予MOCPs特定吸附性的孔环境;或采用适当的设计和合成策略使过渡金属离子和有机配体形成的骨架结构对特定吸附质分子具有特定的选择性.为新型的多孔吸附剂的设计与制备提供了一种新思路.     

具有手性分离功能的MOCPs的构建

就手性在药物分离中的重要性及手性分离剂的分离机制进行了概述.以此为基础,对一类在手性分离领域有巨大发展潜力的功能材料--金属有机络合聚合物(MOCPs)在分子设计和合成方面的研究现状进行了综述.MOCPs优异的理化性能、孔结构特性和手性分离功能可通过其构建分子的选择和修饰进行设计,其手性结构可通过手性配体与非手性配体进行构建.MOCPs有望在手性分离,特别是在手性药物分离领域形成新的研究和应用的热点.     

金属-有机配位聚合物在催化性能上的研究进展

多孔金属-有机配位聚合物(Metal-Organic Coordination Polymers-MOCPs)是一种新型功能材料,可通过其构件分子(金属离子和有机配体分子)的组合对孔穴大小、形状和表面特性进行调控,从而赋于它独特的结构和特性,在催化性能、分子识别、气体吸附、光学、磁性材料等方面具有诱人的发展前景.本文系统介绍了MOCPs在催化性能上的研究进展及其合成途径,并对MOCPs酶模拟体系在传感器方面的应用进行了展望.     

新型纳米多孔材料——金属有机配位聚合物的包结作用及其应用研究进展

金属有机配位聚合物(MOCPs)具有纳米多孔的特殊结构,且结构具有可设计性,通过MOCPs活性位点与客体分子的包结作用能够选择性地包结多种客体分子,表现出特有的分子识别能力.MOCPs作为一种新型多孔材料在择形及手性催化、吸附分离、气体储存、分子识别与传感、生物模拟、微反应器等研究应用方面具有诱人的潜力.综述了MOCPs的设计、合成及主-客体相互作用方式,并展望了这种聚合物的应用前景.     

一种新的酶模拟体系——催化性金属-有机络合聚合物

综述了近来出现的一类新的多孔材料--金属-有机络合聚合物(MOCP)催化功能的设计策略及合成途径.通过配体结构的选择或修饰可得到催化性的孔环境或采用适当的合成策略使过渡金属离子保留不饱和位点,结合MOCP孔道对分子的择形和筛分作用,赋予MOCP以酶样催化功能,从而得到一种新的酶模拟体系--催化性金属-有机络合聚合物(cMOCPs).cMOCPs在择形催化,尤其在不对称催化应用方面具有诱人前景,也给设计新型催化剂提供了一个新的思路.     

金属有机框架材料在光催化与电催化中的应用

金属有机框架材料(MOFs)是一类由金属离子和有机配体通过配位形成的高度有序的晶体聚合物，具有多变的拓扑结构及独特的物理化学性质。因其具备高的比表面积、可调整的孔径、高密度活性位点和高催化活性等优点日益受到人们的关注。近十几年来，众多科研工作者尝试将MOFs材料用于光催化反应与电催化反应，并取得了一系列科研成果。以近年来基于MOFs材料的催化反应类型为分类依据，对其在光催化与电催化中的应用研究进行综述，并对其未来发展进行展望。     

金属-有机骨架(MOFs)多孔材料的孔结构调节途径

多孔金属-有机骨架（MOFs）材料是近年来发展起来的一种新型功能材料.本文系统综述了MOFs孔结构的调节途径,包括构建分子调节、模板剂调节和反应环境调节控制.通过对有机配体的选择和修饰可调节MOFs的孔结构和孔表面的物理化学性质;而选择具有不同配位构型的金属离子也可以改变MOFs的骨架结构;模板剂通过控制骨架网络结构从而决定MOFs的孔径大小和形状;温度、溶剂等反应条件有时也会在一定程度上影响聚合物的结构.     

金属-有机骨架材料改性研究进展

金属-有机骨架(MOF)材料是由金属离子或金属簇中心和有机配体组成的多孔材料，但是MOF存在化学稳定性较差、机械强度低、导电性能弱等缺点。用功能材料对MOF进行改性制备的复合材料，不仅具备MOF自身的优点，还能改善其他方面的性能，目前已广泛应用于气体吸附与分离、催化反应、药物传输、传感检测等领域。综述了近年来不同功能材料对MOF的改性研究进展，并对MOF复合材料的未来发展前景进行了展望。     

含金属聚合物类电致发光材料研究进展

综述了含不同金属的有机聚合物电致发光材料的进展。根据不同的金属对有机金属聚合物进行分类,包括含金属铱、铂、钌、铼配体的聚合物。对这些材料的电致发光性能进行阐述,并对各类材料的研究前景进行评价。     

Fe基MOFs及其复合材料自组装与性能研究进展

金属-有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)是一种通过有机配体连接的新兴多孔材料,在气体储存、药物运输、催化和化学传感等方面存在广泛的应用前景。概述了基于密度泛函理论(density functional theory, DFT)与机器学习(machine learning, ML)相结合预测与设计Fe基MOFs的最新研究进展,详细描述了当前主要的Fe基MOFs材料的合成方法,指出了该类材料的晶体结构及配位环境特点。通过将纳米粉体与Fe基MOFs材料相结合的方式对Fe基复合材料的合成方法进行概括。总结了Fe-MOFs及其复合材料在电催化固氮、吸附、导电、催化等性能的应用,并指出了当前Fe-MOFs及其复合材料在发展中存在的不足。最后,对Fe基MOFs及其复合材料进行总结与展望。     

Exploiting metal-organic coordination polymers as highly efficient immobilization matrixes of enzymes for sensitive electrochemical biosensing

We report on the exploitation of metal-organic coordination polymers (MOCPs) as new and efficient matrixes to immobilize enzymes for amperometric biosensing of glucose or phenols. A ligand, 2,5-dimercapto-1,3,4-thiadiazole (DMcT), two metallic salts, NaAuCl(4) and Na(2)PtCl(6), and two enzymes, glucose oxidase (GOx) and tyrosinase, are used to demonstrate the novel concept. Briefly, one of the metallic salts is added into an aqueous suspension containing DMcT and one of the enzymes to trigger the metal-organic coordination reaction, and the yielded MOCPs-enzyme biocomposite (MEBC) is then cast-coated on an Au electrode for biosensing. The aqueous-phase coordination polymerization reactions of the metallic ions with DMcT are studied by visual inspection as well as some spectroscopic, microscopic, and electrochemical methods. The thus-prepared glucose and phenolic biosensors perform better in analytical performance (such as sensitivity and limit of detection) than those prepared by the conventional chemical and/or electrochemical polymerization methods and most of the reported analogous biosensors, as a result of the improved enzyme load/activity and mass-transfer efficiency after using the MOCPs materials with high adsorption/encapsulation capability and unique porous structure. For instance, the detection limit for catechol is as low as 0.2 nM here, being order(s) lower than those of most of the reported analogues. The enzyme electrode was also used to determine catachol in real samples with satisfactory results. The emerging MOCPs materials and the suggested aqueous-phase preparation strategy may find wide applications in the fields of bioanalysis, biocatalysis, and environmental monitoring.     

金属-有机框架(MOFs)衍生材料及其在储能器件和电催化领域的应用

金属-有机框架(MOFs)是一类由金属离子/团簇和有机配体通过配位形成的具有多孔结构的无机-有机杂化材料。MOFs具有比表面积高、孔径均一、结构可调等优点,受到了人们的广泛关注。然而,MOFs的导电性和稳定性较差,制约了其应用的进一步拓展。以MOFs作为前驱体,通过水热反应或煅烧得到组成、形貌、结构可调的MOFs衍生材料,既能够保持MOFs材料结构多样性和多孔性的特点,又能有效提高其导电性和稳定性,近年来已成为该领域的研究热点。然而,MOFs衍生材料单一的组成和结构,使其能够提供的性能(如电容性能、催化性能)有限,极大地限制了其相关应用的发展。因此,近几年除了研究制备各种不同MOFs衍生材料外,研究者们主要从MOFs衍生材料的组成和结构方面出发,制备出多样化且在各方面应用中(如储能器件、催化)表现出优异性能的材料。MOFs衍生材料作为性能优异的应用型材料,其研究较为成熟的组成和结构分别主要包括多孔碳、金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、金属氢氧化物以及纤维状结构、中空结构、核壳结构等。MOFs衍生材料不仅具有高的比表面积、均一的孔径分布,通常还结合了衍生多孔碳的高导电性及其他衍生材料(金属化合物或掺杂的金属原子及杂原子,如N、P、S等)的优异性能(如电容性能、催化性能),从而发挥出更加优异的性能。其中,MOFs衍生金属化合物材料具备多孔结构,能够提供优异的容量性能及催化性能等,且其性能通常优于通过其他方法制备得到的同种材料。从结构方面出发,近几年,研究者们通过调控前驱体结构亦或是反应条件,制备得到多种不同结构的MOFs衍生材料。一方面,部分制备得到的结构(如核壳结构、中空结构)可以缓解MOFs衍生材料在使用过程中所受到的冲击,从而表现出优异的循环性能。另一方面,通过调控MOFs衍生材料的结构,使其活性位点得到充分的暴露,从而使其性能得到最大化的发挥。本文综述了MOFs衍生材料的研究进展,包括组成特点、结构调控,及其在储能器件、催化领域的应用,最后阐述了MOFs衍生材料研究领域当前面临的挑战以及未来的发展前景。     

多色应力发光的镧系掺杂金属有机框架

金属有机框架(MOF)和应力发光(ML)材料被认为是两种有前途的材料,并在诸多领域得到了广泛应用.若能将二者结合起来获得ML-MOF材料,则势必会拓展它们的应用范围.但目前对MLMOF的研究并不多,且其中的ML机制仍不明确.在本研究中,我们提出了一种通过在非中心对称SBD MOF中掺杂镧系离子来开发ML-MOF的策略,成功合成了一系列具有多色应力发光的镧系掺杂MOF Ln-SBD(Ln=Tb,Dy,Sm,Eu)和Tb1-xEux-SBD(x=0.2,0.4,0.6,0.8).镧系离子均匀分布在SBD基质中,并部分占据了Sr的格位.通过改变共掺比例和掺杂种类,ML-MOF表现出了从绿色到黄色再到红色的多色应力发光.相似的ML和PL光谱表明,ML发射与镧系离子从激发态到基态的辐射跃迁有关.辐射跃迁是由电子轰击过程引起的,而电子轰击过程源于非中心对称SBD基质的压电效应.本文首次开展了基于ML的温度传感研究,这有望在没有激发光源的情况下实现应力和温度的双重功能检测.结合MOF的多功能性和ML发射,本研究为开发更多用途、更有趣的多功能材料提供了独特的见解,同时拓展了MOF和ML材料的应用范围.     

Emerging 2D Copper-Based Materials for Energy Storage and Conversion: A Review and Perspective

2D materials have shown great potential as electrode materials that determine the performance of a range of electrochemical energy technologies. Among these, 2D copper-based materials, such as Cu–O, Cu–S, Cu–Se, Cu–N, and Cu–P, have attracted tremendous research interest, because of the combination of remarkable properties, such as low cost, excellent chemical stability, facile fabrication, and significant electrochemical properties. Herein, the recent advances in the emerging 2D copper-based materials are summarized. A brief summary of the crystal structures and synthetic methods is started, and innovative strategies for improving electrochemical performances of 2D copper-based materials are described in detail through defect engineering, heterostructure construction, and surface functionalization. Furthermore, their state-of-the-art applications in electrochemical energy storage including supercapacitors (SCs), alkali (Li, Na, and K)-ion batteries, multivalent metal (Mg and Al)-ion batteries, and hybrid Mg/Li-ion batteries are described. In addition, the electrocatalysis applications of 2D copper-based materials in metal–air batteries, water-splitting, and CO₂ reduction reaction (CO₂RR) are also discussed. This review also discusses the charge storage mechanisms of 2D copper-based materials by various advanced characterization techniques. The review with a perspective of the current challenges and research outlook of such 2D copper-based materials for high-performance energy storage and conversion applications is concluded.     

离子液体/金属-有机骨架复合材料制备方法、理论计算及应用研究进展

金属-有机骨架(MOF)是一种多孔、高比表面积的新型纳米材料。离子液体(IL)具有稳定性好、功能可设计的特点,将IL负载到MOF的孔中,实现离子液体和MOF材料的有效组合,开发新型功能化复合多孔材料,有利于充分发挥两种材料的优势。本文主要介绍IL/MOF复合材料合成方法、分子模拟及其应用的最新研究。总结目前IL/MOF复合材料研究中存在的问题和机遇,并展望了IL/MOF复合材料的发展方向。      

新型多孔材料在惰性气体Xe/Kr分离中的应用

惰性气体氙与氪的分离在大气放射性核素监测、惰性气体工业制备和乏燃料处理等领域中均有重要应用。常规的方法是利用低温精馏将氙与氪从大气中分离,需要耗费大量能源,成本高。因此,作为替代方法在常温下通过多孔材料高效吸附分离氙与氪具有重要意义。近年来发展的以金属有机框架材料、多孔有机分子笼材料等为代表的新型多孔材料在惰性气体氙与氪的分离中展现出了优异的性能与良好的应用前景。系统地综述了新型多孔材料在Xe/Kr分离中的研究进展,从计算模拟在Xe/Kr分离研究中的应用、高浓度氙/氪分离研究与极低浓度Xe/Kr分离研究3个方面进行论述与总结,最后对未来研究趋势进行了总结与展望。     

聚丙烯腈基碳纳米纤维在超级电容器电极材料中的应用研究进展

超级电容器是一种介于电池和传统物理电容器之间的新型环保储能器件,近年来得到了研究者的广泛关注。电极材料是超级电容器的核心部分,因此具有更高的研究价值。聚丙烯腈基碳纳米纤维因具有良好的静电纺丝性、较高的碳化产率、优异的纳米结构、超高的比表面积以及优良的导电性和稳定性,已经成为超级电容器电极材料的研究热点。本文主要介绍了聚丙烯腈基交联结构和多孔结构碳纳米纤维电极材料,元素掺杂电极材料以及与碳材料、导电聚合物、金属氧化物复合的电极材料,并对聚丙烯腈基碳纳米纤维电极材料未来的研究方向进行了展望。