金属有机框架材料吸附分离水中铀的应用

金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）具有极高的比表面积和孔隙率,结构可设计调控,但在水相吸附分离方面存在水稳定和选择吸附性较差、分离困难、合成与再生成本偏高等问题。针对MOFs的缺陷,可以通过有目的的功能化改性从而提升其对目标污染物的吸附性能。本文介绍了MOFs的结构优势,分析了水稳定性的影响因素和判断手段,简述了具有代表性的高水稳定性MOFs材料的特性;根据MOFs改性方法的分类回顾了MOFs及改性MOFs在去除水相中放射性铀的应用;基于不同分析技术探讨了MOFs与铀酰离子的吸附机理;提出推动MOFs在吸附铀方面规模化应用发展的核心是合成高稳定性MOFs,通过改性提高MOFs的选择吸附性能和再生性以及深入研究吸附机理。     

金属有机骨架材料在后合成修饰中的应用

金属有机骨架材料（MOFs）作为一类配位聚合物,具有孔洞结构、高比表面和独特的化学调变性。后合成修饰（PSM）能为MOFs的骨架引进新的官能团,改变MOFs的孔道环境,调变MOFs骨架的理化性质,有利于MOFs在更专属、更复杂领域的应用。本文对金属有机骨架材料（MOFs）在合成修饰中的应用进行了综述。     

MOFs基碳材料对水体中抗生素的吸附去除

近年来，金属有机框架(metal-organic frameworks, MOFs)所衍生的多孔碳材料得益于其优异的孔隙结构和丰富的表面官能团，对水体中的抗生素表现出优异的吸附能力。并且，MOFs基碳材料制备合成方法简单且多样。为提高该类材料的吸附性能，现今研究人员主要研究集中在MOFs前体选择、制备条件优化、微观形貌调控及表面官能团修饰等方面。文中以MOFs基碳材料含有的元素种类及含量为依据，详细列举和分析了通过不同方法制备的MOFs基碳材料，通过模型拟合深入分析其对水体中抗生素吸附过程和机理，讨论影响吸附过程的不同因素，并对制备高性能MOFs基碳材料提出了见解。     

金属有机骨架及其衍生材料活化过硫酸盐在水处理中的

金属有机骨架材料（MOFs）具有以金属离子为中心的结构特征,因此利用MOFs及其衍生材料可构建非均相过硫酸盐催化氧化体系,该体系能耗低且高效,在水处理中具有良好的应用前景。本文综述了MOFs及其衍生材料活化过硫酸盐处理水中难降解有机污染物（包括有机染料、环境内分泌干扰物和抗生素）的研究现状,探讨了不同组成及结构的MOFs及MOFs衍生材料对催化降解水中有机污染物性能的影响,指出MOFs及其衍生材料的结构设计、合成策略、不饱和的金属活性位点以及反应体系中的活性物质等是体系催化降解能力的重要影响因素。最后总结了目前基于MOFs材料活化过硫酸盐作为一种新型的高级氧化技术在水处理应用研究中存在的问题,并提出新型高效联合活化体系的构建及活化作用机制深入的探索和完善是今后研究的重点。     

金属有机骨架及其衍生材料活化过硫酸盐在水处理中的应用进展

金属有机骨架材料(MOFs)具有以金属离子为中心的结构特征,因此利用MOFs及其衍生材料可构建非均相过硫酸盐催化氧化体系,该体系能耗低且高效,在水处理中具有良好的应用前景。本文综述了MOFs及其衍生材料活化过硫酸盐处理水中难降解有机污染物(包括有机染料、环境内分泌干扰物和抗生素)的研究现状,探讨了不同组成及结构的MOFs及MOFs衍生材料对催化降解水中有机污染物性能的影响,指出MOFs及其衍生材料的结构设计、合成策略、不饱和的金属活性位点以及反应体系中的活性物质等是体系催化降解能力的重要影响因素。最后总结了目前基于MOFs材料活化过硫酸盐作为一种新型的高级氧化技术在水处理应用研究中存在的问题,并提出新型高效联合活化体系的构建及活化作用机制深入的探索和完善是今后研究的重点。     

金属有机骨架(MOFs)为壳的核壳结构材料研究进展

MOFs核壳结构材料是近十几年来化工材料领域的研究热点, 其中MOFs可作核, 亦可作壳。本文从不同的核出发综述了以MOFs为壳的核壳结构材料的合成方法, 如外延生长法、后合成修饰法等;概述了其展现出优于核层与壳层的特性(如选择性分离、催化性、磁性等)及以 MOFs为壳的核壳结构材料在气体吸附、催化剂、磁性分离等应用上的研究, 这给MOFs复合材料的产业化带来很大的潜力;而内核主要包括单质金属及非金属类内核、氧化物类内核、MOFs类内核;最后对MOFs为壳的核壳结构复合材料合成方法的改进和拓展、结构均一稳定、多功能化的发展作了展望。     

不同结构金属有机骨架(MOFs)材料的设计与合成

金属有机骨架(MOFs)材料属于新一代纳米多孔材料,不同结构的金属有机骨架材料可表现出不同的物理化学性质,在应用中表现出不同的性能。文章从构成MOFs材料的"节点"类型出发,介绍了设计合成不同结构MOFs材料的策略和方法。     

光响应型金属有机骨架材料的合成及研究进展

光响应型金属有机骨架(PMOFs)材料是一类由光响应分子修饰的金属有机骨架(MOFs)材料.光响应分子的引入赋予了MOFs材料独特的光致异构性能,能够在紫外/可见光照下呈现不同的孔道结构与表面性质,材料既保留了MOFs材料优良的孔结构,又能够通过外界光照刺激有效调节材料的孔尺寸、偶极矩、折射率等物理和化学性质.本文综述了近年来偶氮苯、螺吡喃及二芳基乙烯等类型PMOFs材料的合成方法及其在吸附分离、离子通道、信息防伪和导电材料等领域的应用研究,讨论了材料光致异构的作用机理,并对PMOFs材料的合成方法与应用前景进行展望.     

金属有机框架材料催化氧化脱硫研究进展

金属有机框架(MOFs)由于其高比表面积、结构多样且孔径可调节等性能被应用于反应催化剂.研究表明,不同的制备方法和反应条件对金属有机框架材料性能有重要影响.针对不同MOFs本体以及MOFs改性材料的催化氧化脱硫性能进行了比较,探讨了影响MOFs材料性能的因素,发现材料结构中的缺陷以及复合材料中的协同作用对催化氧化脱硫性...     

锆基MOFs的合成和表征及催化制备生物柴油

采用不同有机配体（对苯二甲酸，2-硝基对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸），利用剂热合成法合成锆基MOFs结构UiO-66及其衍生物，添加不同的调节剂（甲酸、乙酸、苯甲酸和盐酸）调节锆基MOFs结构。采用XRD、SEM和FT-IR等对锆基MOFs材料进行表征，研究不同的调节剂和添加量对锆基MOFs形貌特征和结构性质的影响。研究发现调节剂的不同对锆基MOFs结构形成产生不同影响，盐酸和乙酸混合调节剂能显著提高UiO-66的结晶度，当n(调节剂)∶n(ZrCl4)=30∶1时，苯甲酸调节剂可以获得尺寸为500 nm结构规整的UiO-66八面体晶体，甲酸调节剂将UiO-66的比表面积由1173.3 m2/g提高到1973.8 m2/g。选择3种锆基MOFs作为酯化反应催化剂，UiO-66-NH2催化活性较好，其游离脂肪酸转化率为50.7%，用KOH催化酯化油反应得到的生物柴油产率为51.6%，脂肪酸甲酯含量达99%以上。     

膦酸类金属-有机骨架材料对CO_2的吸附性能研究进展

膦酸类金属-有机骨架(MOFs)材料作为众多MOFs材料家族中的一类,近年来受到了研究者的广泛关注。本文综述了膦酸类MOFs材料的发展过程及其对二氧化碳(CO_2)的吸附性能,并阐明了吸附过程机理,总结了结晶度、有效比表面积、孔隙率和水稳定性等因素对膦酸类MOFs材料CO_2吸附性能的影响。概述了含有N,N'-二(亚甲基膦酸)-哌嗪及其衍生物、膦酸单酯(PMEs)配体的新兴膦酸类MOFs材料的性质和特点,总结了哌嗪环、烷基基团、烷氧基及杂元素(硫、氟)对提高膦酸类MOFs材料CO_2吸附性能的研究概况。分析了甲基、乙基、烷氧基等对膦酸类MOFs材料孔道结构的调控机制。指出了较低的比表面积和孔隙率仍然是制约膦酸类MOFs材料CO_2吸附性能的重要因素,而开发核壳结构的MOFs材料可能是一种有效的解决途径。     

锆基MOFs的合成与表征及催化制备生物柴油

采用不同有机配体(对苯二甲酸、2-硝基对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸),利用溶剂热合成法合成锆基MOFs结构Ui O-66及其衍生物,添加不同的调节剂(甲酸、乙酸、苯甲酸和盐酸)调节锆基MOFs结构。采用XRD、SEM和FTIR等对锆基MOFs材料进行表征,考察了不同调节剂和添加量对锆基MOFs形貌特征和结构性质的影响。研究发现,不同调节剂对锆基MOFs结构形成产生不同影响,盐酸和乙酸混合调节剂能显著提高Ui O-66的结晶度,当n(调节剂)∶n(ZrCl4)=30∶1时,苯甲酸为调节剂可以获得尺寸为500 nm结构规整的Ui O-66八面体晶体,甲酸为调节剂将Ui O-66的比表面积由1173.3 m2/g提高到1973.8 m2/g。选择3种乙酸为调节剂的锆基MOFs作为麻疯树油的酯化反应催化剂,Ui O-66-NH2催化活性较好,其游离脂肪酸转化率为50.7%,用KOH催化酯化油反应得到的生物柴油产率为51.6%,脂肪酸甲酯含量达99%以上。     

金属有机框架固定化酶及其在环境中的应用

固定化酶克服了游离酶易失活、稳定性差、难以回收利用的缺点,扩大了酶的实际应用范围。近年来,由于金属有机框架（metal-organic frameworks,MOFs）独特的性质,如比表面积大、孔隙率高、孔径可调节、开放的金属位点和多样的结构组成等,其作为固定化酶的新型载体成为研究热点。本文综述了近年来MOFs固定化酶的研究进展,其中重点讨论了酶在MOFs上的固定化方法（从头合成和后合成）和机理（载体包埋、表面吸附、共价连接和孔道扩散）,并且分析了不同合成方法的优势和局限性,如从头合成可以选择孔径小于目标酶尺寸的MOFs,但要求MOFs的合成条件温和;后合成可以选择合成条件苛刻的MOFs,但固定化过程相对复杂。此外,还对MOFs固定化酶在环境污染物检测和去除方面的应用进展进行了总结。最后对MOFs固定化酶在环境领域的应用研究和面临的挑战进行了展望,提出应关注MOFs固定化酶中MOFs和酶对污染物的协同作用以及MOFs固定化酶的可控制备。     

金属有机骨架材料用于吸附分离CH4和N2的研究进展

非常规天然气的利用不仅可以有效缓解常规天然气不足带来的能源问题,而且可以降低其肆意排放带来的温室效应,无论是低浓度煤层气的提浓还是低品质天然气的提质都需要解决甲烷与氮气的分离难题。基于金属有机骨架（MOFs）材料结构和功能均呈多样化的特色,本文主要从CH₄选择型MOFs吸附材料和N₂选择型MOFs吸附材料两个方面,综述了近年来MOFs材料在CH₄与N₂吸附分离方面的研究进展,讨论了影响二者分离的影响因素,并对吸附与分离机理与MOFs结构和性能关联进行了详细的总结与分析,提出了CH₄与N₂选择性提升的方法,即需要合适的孔道尺寸与弱极性表面性质或有利骨架结构的协同作用,最后展望了MOFs材料在甲烷富集和纯化领域的应用前景和发展趋势。     

金属有机骨架MIL-101的合成、改性及在催化反应中的应用进展

MIL-101除了具备其他金属-有机骨架MOFs材料的孔隙率和比表面积高、微孔尺寸可调和结构易功能化等特点外,与大多数MOFs材料不同,MIL-101的水热稳定性高,使其在催化领域得到了广泛应用。详细介绍了MIL-101的合成方法研究进展情况及合成过程的影响因素,综述了负载活性组分、原位合成和后修饰改性等改性MIL-101材料近年来在催化领域应用的最新进展。最后指出水热合成法存在工艺繁杂、有机废液多、收率较低等问题,干胶转化法以其特有的优势为MIL-101的工业化生产提供了可能;MIL-101作为催化剂本身酸性位较弱、化学活性中心单一,提高MIL-101的酸强度、嵌入具有催化性能的有机配体等改性设计是拓展其在催化领域应用的发展趋势。     

金属有机骨架用于气体存储、吸附分离的研究进展

金属有机骨架(MOFs)由于具有大比表面积、高孔隙率、可调孔径、结构多样、开放的金属位点和化学可修饰性等诸多优点而被广泛用于气体的吸附分离研究。本文对近年来MOFs在气体存储、吸附分离领域的研究进展进行了综述,讨论了不同MOFs对氢气、甲烷的存储性能和存储机理及对二氧化碳、低碳烃等的分离性能和吸附机理,指出MOFs材料的比表面积、孔结构、金属位点、π-π键合作用、可修饰基团等是影响不同MOFs吸附分离过程的重要参数。有目的的功能化改性是提高MOFs材料选择性吸附分离性能的有效方法,但目前仍普遍存在存储吸附性能不够、稳定性不强、成本过高等问题,只有解决这些问题才能使MOFs大量从实验室走向工业化。     

MOFs基材料在超级电容器中的应用

金属有机骨架材料（MOFs）多样的组成与结构、高的比表面积和丰富的孔结构等优势,使其逐渐成为高性能电化学储能与转换电极材料研究的热点之一。本文主要介绍了MOFs在超级电容器中的应用研究,阐述了MOFs自身及其复合材料和衍生物（多孔碳、金属硫化物及氧化物）在超级电容器材料应用领域的研究进展,讨论了MOFs基超级电容器的结构特征及其在电化学储能领域中展现出特殊的性质和新颖的功能,提出了MOFs构筑的超级电容器在新能源储存与转换领域发挥的重要作用,最后对MOFs基超级电容器自身结构稳定性差、导电率偏低及其实际应用受限进行了分析。     

MOFs材料对气态硫化合物的吸附研究进展

介绍了典型MOFs材料的特点及其对气态硫化合物的吸附性能,引出了不同MOFs复合材料的合成方法及其对吸附性能的影响,最后总结和展望了MOFs材料吸附气态硫化合物及其他有毒有害气体的未来研究方向。     

金属有机框架材料在天然气纯化和存储领域的应用

金属有机框架材料（Metal-organic frameworks,MOFs）因其优异的孔道特性和灵活的结构可调性，作为新型吸附材料受到气体分离和存储领域的广泛关注。然而，在天然气的纯化和存储领域的使用需要对MOFs固体吸附剂进行系统的设计，简要论述了MOFs在天然气纯化过程中对二氧化碳和硫化氢两大杂质的分离，以期提高天然气的纯度，为高效的存储奠定基础，接下来，从吸附和解吸两个角度出发，论述利用MOFs进行天然气存储的考量因素。最后，总结了在天然气纯化和存储领域MOFs的设计合成思路以及MOFs吸附剂在稳定性、多功能性等方面所面临的挑战，以此提高MOFs吸附剂在未来推广使用的可能性。     

金属有机框架复合材料在超级电容器中的合成及应用研究

电极材料是超级电容器（SCs）的关键部件，金属有机框架（MOFs）作为一种多孔材料，由于其具有比表面积大、结构可控、孔径可调等优点在SCs电极材料领域得到诸多关注，而MOFs的低导电性和稳定性仍然是实际应用中的主要挑战。MOF复合材料是一类由MOFs与一种或多种不同材料组成的复合材料，它可以有效地结合MOFs和其他功能材料的优势，例如优良的导电性和独特的电化学性质等。因此，MOF复合材料可以实现高可逆容量和优良的循环性能，克服MOFs材料的缺点，在超级电容器电极材料领域具有广阔的应用前景。根据与MOFs复合的材料维度分类，可分为0D、1D、2D和3D MOFs四类复合材料，重点综述了这四类复合材料的组成及合成方法，并系统介绍了MOF复合材料的SCs应用，对其发展前景进行展望。