基于MOFs材料的化学传感器的研究进展

近几年来,基于金属有机骨架材料(MOFs)材料的化学传感器的研究受到人们的广泛关注,MOFs材料可调的孔尺寸和巨大的比表面积提高了气体检测的选择性和灵敏度。MOFs作为传感材料最大的挑战就是信号的传导,本文详细总结了MOFs化学传感器的信号传导方式,如光学传感(如干涉法、局域表面等离子体共振、胶态晶体、溶剂着色、发光传感等)、导电传感和机电传感(如表面声波传感、石英晶体微天平和微悬臂梁等)等;并展望了MOFs化学传感器的应用前景,合成更多具有导电性质的MOFs材料或将MOFs传感材料与振动光谱及其他分析技术相结合是改善MOFs传感器检测灵敏性和选择性的非常有效的方法。     

基于MOFs材料的酸性气体传感器应用研究进展

采用化学气体传感器对有害酸性气体进行实时有效的监测具有重要意义.目前的传统材料在灵敏度、选择性和稳定性等方面仍存在很大问题.金属有机框架材料(MOFs)是一种具有多孔结构的有机-无机杂化材料,具有孔隙率结构丰富、孔结构可调节和比表面积大等特点,已成为当今新功能材料研究的热点.MOFs材料的优良特性为解决上述问题提供了很好的思路和方向,在化学气体传感器的传感层上引入MOFs材料或MOFs衍生的各种纳米材料可以提高其选择性和灵敏度.主要综述了近年来基于MOFs材料的化学气体传感器对酸性气体的传感性能,并对其未来的发展进行了展望.     

用于发光温度传感的金属有机框架材料

金属有机框架(Metal organic frameworks,MOFs)由于其显著的结构多样性和可调的发光性能,为制备不同种类的发光传感器提供了良好契机。近年来,利用发光MOFs探测温度传感技术受到了人们的广泛关注。结合对发光测温的描述后,总结了发光型MOF温度计的最新研究进展,重点介绍了双发射型MOF在温度传感领域中的广泛应用。     

MOFs基电化学传感器及其重金属离子检测应用研究进展

现代工业化快速发展，重金属等环境污染严重影响公众健康和生态系统安全。基于MOFs及其复合材料的电化学传感系统是重金属污染物分析检测领域的研究热点。综述了基于MOFs及其复合材料的电化学传感器的构建及其在重金属离子检测中的应用研究进展，简要概述了MOFs材料的组成、结构、分类命名、制备技术、电化学传感优势性能等；探讨了MOFs/碳纳米材料、MOFs/金属纳米材料和MOFs/导电聚合物复合材料应用于电化学传感器的优势特性；详细讨论了MOFs基电化学传感器在Pb²⁺、Hg²⁺和Gd²⁺等重金属离子检测方面的应用研究进展；对MOFs基电化学传感器在重金属离子检测应用中的优势及存在的问题进行了分析，并对未来研究发展趋势进行了展望。     

功能性金属有机框架在生物传感器中的应用

近年来,金属有机框架(MOFs)领域的飞速发展为新型功能MOFs在各种生物传感领域的应用提供了前所未有的发展机遇。MOFs与多种功能组分的结合,为基于MOFs的生物传感应用带来了新的结构和新的特点,如更高的稳定性、更高的灵敏度、更高的灵活性和更高的特异性。本文简述了近年来功能性MOFs在生物传感范畴的最新研讨进展,在这篇综述中,根据MOFs在生物传感器中的核心作用,简述了MOFs在生物传感器中的应用,包括敏感元件的载体、酶模拟元件、电化学信号和光信号等。最后,对功能性MOFs在生物传感范畴的应用现状和发展趋向进行了展望。     

发光金属有机框架材料在环境检测中的研究进展

随着工业化、农业化水平的提高，大量污染物的产生严重危害了自然界生态平衡，并且增加了人类面临各种健康问题的风险。开发一种灵敏、稳定、快速、便捷的新型检测方法，对于环境监测具有重要意义。发光金属有机框架材料(Luminescent metal-organic frameworks, LMOFs)兼具了MOFs材料孔隙率高、比表面积大、易于结构修饰等特点和光致发光特性，在荧光传感方面展现出灵敏度高、选择性好、检测范围宽和抗干扰性能强等优点，因而在环境检测领域表现出良好的应用前景。主要介绍了LMOFs的发光类型和发光机理，然后评述了近年来LMOFs对环境中金属离子、无机物、有机物的荧光传感的研究进展，并对LMOFs的发展前景进行了展望。     

二维金属有机框架材料的制备及其应用

二维金属有机框架（MOFs）作为一类新型的二维多孔材料,具有厚度小、比表面积大、孔隙率高、可接触活性位点丰富等优点,在众多领域都具有研究和潜在的应用价值。本文简要综述了近年来二维MOFs的制备方法,包括“自上而下”和“自下而上”两种策略。自上而下法操作简单,有广泛的适用性;自下而上法可以通过控制实验条件在一定程度上实现对材料的可控制备。阐述了二维MOFs在电化学储能、催化、传感、气体分离等领域的应用研究。深层剖析了二维MOFs的特性对储能器件电化学性能以及反应催化活性的影响。此外,二维MOFs的高电导率和电荷转移率还促进了其在电化学传感器方面的发展;基于二维MOFs的分子筛膜也越来越受到研究人员的关注。最后指出了二维MOFs存在易团聚、厚度难以精确控制、制取成本较高、产率偏低等问题,提出了解决方案及其未来的发展方向。     

关于金属-有机骨架(MOFs)的研究

金属-有机骨架(下文简称"MOFs")作为一种多功能分子基材料,器具有有机-无机杂化特征,在实际应用中的可塑性、有序性、特殊性的光电磁性质广受各大工业厂商关注。MOFs作为一种多孔材料,相比有机多孔、无机多孔材料相比有着很大优势,是当今我国新功能材料研究领域中的一大热点话题。基于此,本文重点对金属-有机骨架薄膜、发光金属-有机骨架材料、纳米级金属-有机骨架材料三方面进程阐述。     

二维金属有机骨架材料制备技术的研究进展

金属有机骨架（MOFs）材料是一种由金属离子或团簇通过配位键与有机配体自组装形成的有机-无机杂化多孔材料。二维MOFs材料具有比表面积大、孔隙率高、孔结构可调、电子传递能力强以及活性位点直接暴露在二维平面上等独特优点,这使得它们在气体吸附、催化、储能及传感等多个领域均有很好的应用前景。随着二维材料的迅速发展,越来越多的新型二维MOFs材料被合成制备出来。结合近几年国内外研究现状,综述了界面生长法、表面活性剂辅助法和剥离法等3种二维MOFs材料的制备方法,分析了各种方法的优点和不足之处,并对其未来的发展进行了展望。今后,开发一种成本低、产率高、易于工业化生产且环境友好的二维MOFs材料制备技术将是该研究领域的重点发展方向。     

金属有机框架材料在超级电容器中的应用研究进展

金属有机框架(MOFs)具有比表面积大、结构和功能可调控等优点,是理想的超级电容器电极材料。综述了近3年来国内外基于MOFs材料制备超级电容器的研究进展,包括单金属MOFs、双金属MOFs和二维MOFs,并展望了MOFs材料在超级电容器中的应用前景。     

Novel Topology in Semiconducting Tetrathiafulvalene Lanthanide Metal-Organic Frameworks

Tetrathiafulvalene tetrabenzoate (TTFTB) and several lanthanide ions self-assemble into metal-organic frameworks (MOFs) that exhibit a novel topology, a (3,3,3,6,6)-coordinated net, which features an unusual ligand coordination mode and stacking motif. The Yb and Lu MOFs are electrically conductive, with pellet conductivity values of 9(7) × 10⁻⁷ and 3(2) × 10⁻⁷ S/cm, respectively. The crystallographically-determined bond lengths indicate partial oxidation of the ligand, with close S ⋅ ⋅ ⋅ S contacts between ligands providing likely charge transport pathways in the material. Magnetometry reveals temperature-independent paramagnetism, consistent with the presence of ligand-based radicals, as well as weak antiferromagnetic coupling between Yb³⁺ centers. These results illustrate the diversity of MOF structures and properties that are accessible with the TTFTB ligand owing to its electroactive nature, propensity for intermolecular interactions, and conformational flexibility.     

金属有机框架材料中的质子传导及其在质子交换膜中的应用

质子交换膜（proton exchange membrane，PEM）是保证燃料电池安全、高效运行的关键部件。当前，Nafion及部分Nafion衍生物PEM被广泛应用于燃料电池、电解制氢、传感检测、液流电池等领域。但是，其仍存在制造成本过高、高效温度范围狭窄（\mathrm{约}\mathrm{20}~\mathrm{80}℃）等问题。近年来，部分金属有机框架材料（metal-organic frameworks，MOFs）因具有结晶性、可设计性和高比表面积等优点，作为潜在的新型质子导体，被用于修饰、改进现有高分子质子交换膜，或直接被作为主要质子传导介质制成质子交换膜，取得了一系列重要进展。本文详细介绍了在MOFs中五种质子传导的常见方式，综述了近年来国内外在高性能质子传导MOFs领域的代表性成果，总结了质子传导MOFs在质子交换膜中的三类常见应用方法，指出MOFs材料在提高PEM质子电导率、降低PEM成本、拓宽PEM高效工作区间等方面具有巨大的发展潜力。最后，本文提出现有MOFs在质子交换膜中的应用还存在稳定性、耐久性、有害物质逸出等方面的问题，这为新型MOFs质子交换膜的开发提供了参考与思路。     

柔性金属有机骨架材料(MOFs)用于气体吸附分离

柔性金属有机骨架材料(MOFs)具有高度有序的网络结构与可变形的骨架,其骨架结构会对外界的温度、压力及客体分子的刺激产生独特的结构响应。近几年来,柔性MOFs在气体吸附、气体分离、传感等领域显示出巨大的应用潜力。截至目前,研究者们对柔性MOFs的研究仅局限于对其结构形变的机理解释,而缺乏对柔性MOFs应用于相关化工过程的性能研究。本文着重对近年来柔性MOFs在气体吸附分离领域的研究进展进行了综述,并详细地分析了柔性MOFs结构与其气体吸附分离性能之间的构效关系。通过分子模拟结合实验,讨论了柔性MOFs结构对气体分子的平衡吸附与动力学扩散的影响。分析表明,设计合成具有良好吸附选择性与扩散性能的柔性MOFs是其应用于绿色、高效气体分离过程的重要发展方向。     

Ultrafast microwave-enhanced ionothermal synthesis of luminescent crystalline polyimide nanosheets for highly selective sensing of chromium ions

Highly luminescent crystalline polyimide (PI) nanosheets in high yields (up to 95%) were facilely prepared through reaction between melamine and pyromellitic dianhydride via a microwave-enhanced high temperature ionothermal method within only a few minutes (~ 3 min). The as-synthesized luminescent crystalline PI nanosheets have been investigated as sensors for luminescence sensing investigations toward a series of metal ion solutions. Remarkably, such luminescent crystalline PI nanosheets exhibited highly sensitive and selective sensing of chromium ions in aqueous solution, without the interference of other metal ions, such as potassium, calcium, cadmium, plumbum, manganese, mercury, magnesium, cobalt, copper, and zinc.     

微流控制备金属/共价有机框架功能材料研究进展

近年来，金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)等多孔材料因其结构单元的多样性和可设计性，不仅可以构筑具有多样化拓扑类型和化学物理性质的骨架结构，还可以精准调节结构中孔道的形状、大小和孔径分布，在气体吸附与分离、催化和化学传感等方面展现出广泛的应用价值。然而传统间歇式合成方法中相际间缓慢的微观传递过程，不利于材料的连续均一制备。近年来，微流控技术连续操作、精准可控、传递效率高和高度可重复性等特点在纳米材料制备领域体现了独有的优势。本文综述了近年来利用微流控技术制备MOF和COF材料的研究成果，重点介绍微流控强化合成过程，实现快速制备MOF和COF功能材料，以及通过微流体精准调控多孔材料微结构的研究工作。     

Reticular Chemistry of Multifunctional Metal-Organic Framework Materials

Metal-organic frameworks (MOFs) are crystalline solids constructed by means of reticular chemistry (refers to the connection of molecular building units via strong bonds to make extended structures), which is currently one of the most rapidly expanding platforms for new functional materials. Rational combinations of various building units enable MOFs to show tailorable pore structures. Based on well-established approaches, including the control over pore size and pore chemistry, immobilization of functional sites, post-synthetic modification, and multivariate complex, multifunctional MOFs can be readily synthesized. In this brief review, we summarize and highlight our research progress in MOF chemistry on applications including gas storage, gas separations, optical response, chemical sensing, proton conduction, and molecular recognitions.     

The first transition-metal metal–organic framework showing cation exchange for highly selectively sensing of aqueous Cu(II) ions

The anionic metal–organic framework (MOF), [NH₄]₂[ZnL]·6H₂O(1, L = 1,2,4,5-benzenetetracarboxylate), featuring the PtS-type net allows for [NH₄]⁺-to-(metal ions) cation exchange, and thus performs the potential of luminescent sensing of aqueous metal ions. To our best knowledge, polymer 1 presents the first transition-metal MOF suitable for luminescent sensing and the first MOF solid material for aqueous luminescent sensing.     

含活性位点的金属有机骨架荧光识别Fe~(3+)的研究进展

铁是生命代谢过程中最重要的元素之一,并且广泛分布于环境和生物材料中。然而,它低于或高于正常限度都会产生严重的后果。目前检测铁的分析技术多种多样,其中荧光传感识别是一种简单便宜、方便快捷的分析方法。近些年,金属有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)作为荧光传感材料在识别铁离子方面还具有选择性高、检出限低、可重复利用等优点。因此,综述了具有活性位点的MOFs选择性识别铁(Ⅲ)的研究进展。