UiO-66的合成、结构及应用技术进展

金属有机框架（MOFs）材料因具有比表面积大、孔隙率高及孔道易调、易功能化等特点而应用于各研究领域。然而，多数MOFs材料的化学稳定性和水热稳定性较差，极大地限制其应用。锆基MOFs材料UiO-66的骨架坍塌温度高于500 ℃、可承受1.0 MPa的机械压力并且具有超高稳定性从而引起了人们的关注。该文系统介绍了UiO-66制备方法的研究进展，其中干凝胶转化法具有产品收率高、反应体积小及可连续生产等优点更具优势；详细介绍了有机配体、金属节点和掺杂等改性方式对UiO-66结构的影响，结果表明对UiO-66结构进行改性可进一步提高其性能；总结了UiO-66在催化、气体储存和分离等方面的应用；最后，对UiO-66的未来发展方向进行了展望。     

锆基金属有机骨架UiO-66的合成及在化学防护领域中的研究进展

UiO-66除了具备其他MOFs材料的比表面积大、孔隙率高及孔道易调、易功能化等特点外，与大多数MOFs 材料不同，还具有优异的化学稳定性、机械稳定性、热稳定性和抗水性能，使其在吸附及催化领域具有巨大的应用前景。本文详细介绍了UiO-66的合成方法最新研究进展，包括溶剂热法、机械研磨法、微波辅助法、持续流法及干胶转化法，同时指出干胶转化法产品收率高，纯化、活化过程简单且不产生有机废液，是UiO-66合成及未来工业化生产的发展方向。同时综述了改性UiO-66材料近年来在有毒工业化学品吸附及化学战剂催化降解领域中的研究进展，展望了静电纺纳米纤维负载UiO-66在化学防护领域应用的发展趋势。     

UiO-66/PES混合基质超滤膜的制备及性能

以聚醚砜(PES)为主要膜材料、溶剂热法合成UiO-66并掺入铸膜液中,通过非溶剂相转化法(NIPS)制备了混合基质超滤膜.利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、接触角测量仪及原子力显微镜(AFM)对制备的UiO-66和混合基质膜进行表征.重点考察了UiO-66添加量对膜表面形貌、...     

UiO-66的合成、结构及应用进展

金属有机框架（MOFs）材料因其比表面积大、孔隙率高及孔道易调、易功能化等特点而应用于各研究领域。然而,多数MOFs材料的化学稳定性和水热稳定性较差,使其应用受到极大的限制。锆基MOFs材料UiO-66的骨架坍塌温度>500℃、可承受1.0 MPa的机械压力,并且具有超高稳定性,从而引起了广泛的关注。该文系统地介绍了UiO-66制备方法的研究进展,其中干凝胶转化法具有产品收率高、反应体积小及可连续生产等优点,更具优势;同时详细介绍了有机配体、金属节点和掺杂等改性方式对UiO-66结构的影响,总结了UiO-66在催化、气体储存和分离、药物输送等方面的应用;最后,对UiO-66的未来发展方向进行了展望。     

PVA/UiO-66复合薄膜的制备及性能表征

采用溶剂热法合成出了金属有机骨架材料UiO-66,并通过流延法制备出了一系列PVA/UiO-66复合膜。通过红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角、溶胀度、拉伸强度和透光性等表征方法,详细研究了UiO-66含量对复合膜各种物性的影响。结果表明,PVA在经富马酸交联后,耐水溶胀性和拉伸性能都得到了显著改善。随着UiO-66负载量的提高,复合膜的溶胀度、拉伸强度和透光性能逐渐降低,而水接触角和甘油接触角逐渐增大。     

有机膜材料用于CO_2分离过程的研究进展

CO2是最主要的温室气体,如何将CO2从气体混合物中分离出来并进行利用,以减少碳排放量,已经成为国内外关注的焦点。有机膜材料被广泛应用于气体分离、水处理、工业生产等领域,在CO2分离方面也具有良好的应用前景。本文首先介绍了有机膜材料的CO2分离机理和制备方法;其次总结叙述了有机膜材料在CO2分离过程中的应用进展;最后提出了有机膜材料在CO2分离领域的发展方向。     

UiO-66-NH2及ZIF-8复合材料的制备及催化性能研究进展

金属—有机骨架化合物(MOFs)在现代材料研究方面具有应用价值和发展前景。本文从UiO-66-NH_2及ZIF-8复合材料的性能特点、制备方法、应用进展方面进行了综述。总结出溶剂热法、原位光沉积、沉淀法等方法制备复合材料,以及复合材料在吸附性、光催化降解性、载药性、传感性等方面的应用进展。并对后续人们将从环境保护、能源应用、污染物降解等方面进行研究及展望。     

混合配体合成金属有机骨架UiO-66吸附剂的研究

金属有机骨架UiO-66具有良好的化学和热稳定性。为提高其氢气吸附能力,探究其在氢气储存领域中的应用,采用溶剂热法合成高纯度UiO-66,并以不同摩尔比的对苯二甲酸和2-氨基对苯二甲酸合成NH_2-UiO-66材料,分别对UiO-66和混合配体合成的NH_2-UiO-66进行X射线衍射、热重分析、N_2物理吸附、扫描电镜和氢气吸附性能等分析和表征,结果表明,NH_2-UiO-66的结晶度随着2-氨基对苯二甲酸的加入先逐渐变强,后又渐渐变弱。氢气吸附性能也随着2-氨基对苯二甲酸的加入呈现相同的特点,其中,对苯二甲酸与2-氨基对苯二甲酸的摩尔比为3∶2时,所合成的NH_2-UiO-66的氢气吸附性能最佳,比单配体合成的UiO-66提高33%,具有良好的应用前景。     

高稳定铪金属-有机骨架材料的合成及二氧化碳捕获性能

采用高温高浓度的溶剂热方法,合成了具有高结晶度的一种金属-有机骨架(metal-organic framework,MOF)材料UiO-66(Hf),并发现该材料在沸水、酸碱等苛刻条件下具有非常好的化学稳定性。为了提高其对气体的吸附分离性能,进一步采用具有不同官能团的有机配体——氨基对苯二甲酸(H2BDC-NH2)、硝基对苯二甲酸(H2BDC-NO2)、溴对苯二甲酸(H2BDC-Br),设计合成了孔道表面具有不同化学性质的三种新型铪MOF材料,且这些材料与UiO-66(Hf)具有相同的拓扑结构。同时,气体吸附实验结果表明,极性基团的引入,尤其是氨基的引入,能极大提高材料对CO2/N2以及CO2/CH4体系的分离性能。这为以后应用于化工体系分离的新型多孔材料合成提供了理论指导。     

功能化Zr-MOF强化混合基质膜CO2分离

混合基质膜（MMMs）在气体分离领域具有良好的应用前景,金属有机框架（MOFs）由于具有高孔隙率和有机连接基团,常被用作填料制备MMMs。但由于MOFs与聚合物的界面相容性问题,MMMs的气体分离性能提升受到限制。本文合成了功能化的Zr-MOF（UiO-66-AC）,并利用其与聚醚共聚酰胺（Pebax）共同制备了混合基质膜。填料中引入的羰基和羧基等基团提供了MOFs与聚合物基质之间较强的界面相互作用。与纯Pebax膜相比,UiO-66-AC/Pebax MMMs的气体渗透性能得到了显著提高。当填料质量分数为6%时,膜的CO₂渗透系数为102.4 Barrer,CO₂/N₂和CO₂/CH₄选择性分别为90.6和26.0,CO₂/N₂分离性能突破了Robeson上限(2008),表明该混合基质膜在CO₂的分离应用上具有潜力。     

高稳定铪金属-有机骨架材料的合成及二氧化碳捕获性能

采用高温高浓度的溶剂热方法,合成了具有高结晶度的一种金属-有机骨架（metal-organic framework,MOF）材料UiO-66（Hf）,并发现该材料在沸水、酸碱等苛刻条件下具有非常好的化学稳定性。为了提高其对气体的吸附分离性能,进一步采用具有不同官能团的有机配体--氨基对苯二甲酸（H₂BDC-NH₂）、硝基对苯二甲酸（H₂BDC-NO₂）、溴对苯二甲酸（H₂BDC-Br）,设计合成了孔道表面具有不同化学性质的三种新型铪MOF材料,且这些材料与UiO-66（Hf）具有相同的拓扑结构。同时,气体吸附实验结果表明,极性基团的引入,尤其是氨基的引入,能极大提高材料对CO₂/N₂以及CO₂/CH₄体系的分离性能。这为以后应用于化工体系分离的新型多孔材料合成提供了理论指导。     

Metal-organic framework UiO-66 membranes

Metal-organic frameworks (MOFs) have emerged as a class of promising membrane materials. UiO-66 is a prototypical and stable MOF material with a number of analogues. In this article, we review five approaches for fabricating UiO-66 polycrystalline membranes including in situ synthesis, secondary synthesis, biphase synthesis, gas-phase deposition and electrochemical deposition, as well as their applications in gas separation, pervaporation, nanofiltration and ion separation. On this basis, we propose possible methods for scalable synthesis of UiO-66 membranes and their potential separation applications in the future.     

铪金属-有机骨架材料的孔尺寸调控及其吸附性能

利用三种不同长度的有机配体--反丁烯二酸（H₂FUM）、对苯二甲酸（H₂BDC）和联苯二甲酸（H₂BPDC）,合成了一系列具有不同孔尺寸的新型铪（Hf）金属-有机骨架（MOF）材料（Hf-FUM、Hf-BDC和Hf-BPDC）,并考察了CO₂、N₂和CH₄三种气体在这些材料中吸附分离行为。研究结果表明,这三种材料具有和UiO-66（Zr）相同的拓扑结构,且具有很好的热稳定性。Hf-FUM和Hf-BDC的结构在水中能够保持稳定,而Hf-BPDC在水中会发生降解。同时,具有最小孔尺寸的Hf-FUM材料对CO₂/N₂以及CO₂/CH₄体系具有最好的分离性能。这为以后设计用于CO₂分离的新型纳微结构材料提供了参考依据。     

Construction of defect-containing UiO-66/MoSe2 heterojunctions with superior photocatalytic performance for wastewater treatment and mechanism insight

Metal–organic frameworks are recognized as promising multifunctional materials, especially metal–organic framework-based photocatalysts, which are considered to be ideal photocatalytic materials. Herein, a new type of UiO-66/MoSe₂ composite was prepared using the solvothermal method. The optimum composite was selected by adjusting the mass ratio of UiO-66 and MoSe₂. X-ray diffraction analysis showed that the mass ratio influenced the crystal plane exposure rate of the composite, which may have affected its photocatalytic performance. The composite is composed of ultra-thin flower-like MoSe₂ that wrapped around cubic UiO-66, a structure that increases the abundance of active sites for reactions and is more conducive to the separation of carriers. The photocatalytic properties of the composite were evaluated by measuring the degradation rate of Rhodamine B and the catalyst’s ability to reduce Cr(VI)-containing wastewater under visible light irradiation. Rhodamine B was decolorized completely in 120 min, and most of the Cr(VI) was reduced within 150 min. The photochemical mechanism of the complex was studied in detail. The existence of Mo⁶⁺ and oxygen vacancies, in addition to the Z-type heterojunction promote the separation of electrons and holes, which enhances the photocatalytic effect.     

金属有机骨架材料UiO-66的制备及表征

以氯化锆为金属盐,对苯二甲酸为有机配体,N,N-二甲基甲酰胺为有机溶剂,采用溶剂热法制备Ui O-66。通过考察金属盐、有机溶剂、有机配体、晶化温度、晶化时间的影响,确定出的优化合成条件为:n(金属盐)/n(有机配体)为1.0、n(有机溶剂)/n(有机配体)为25、晶化温度为100℃、晶化时间为25 h。在此条件下,可合成出相对结晶度较高的Ui O-66。     

锆基金属有机骨架材料用于氨吸附性能的研究

近年来,金属有机骨架材料（MOF）在气体吸附和储存领域得到了迅速发展,但由于结构的不稳定性,其在强腐蚀性气体氨（NH₃）的吸附方面并不令人满意。考虑到NH₃是唯一的无碳排放的氢能源载体,开发高效的储氨技术来载氢是有效的降低二氧化碳排放的手段。利用MOF材料具有的高比表面积和结构多样的特性,在NH₃的吸附和储存方面具有广阔的应用前景。而NH₃具有孤对电子,会攻击金属与配体之间形成的配位键,使MOF材料的结构遭到破坏。锆基金属有机骨架材料是公认结构稳定性较好的MOF材料,但其是否能胜任干燥NH₃及含水条件下的稳定性仍未深入考察,由此需探究该系列材料在NH₃吸附领域的适用性。在此,通过实验和计算模拟研究锆基系列的金属有机骨架UiO-66、NU-1000、MOF-801和 MOF-808的结构特征、稳定性和NH₃吸附性能。结果表明,UiO-66、NU-1000和MOF-808在纯NH₃环境下的稳定性较好,并且显示出高吸附量且可循环的氨吸附性能（13.04、6.38、9.65 mmol/g）。受限于水和氨对结构的协同破坏作用,NU-1000和MOF-801的结构均不能维持,而UiO-66和MOF-808的结构非常稳定,无论在干燥NH₃环境及含水NH₃环境下均能胜任而应用于NH₃吸附和储存。     

A computational study of water in UiO-66 Zr-MOFs: Diffusion,hydrogen bonding network,and confinement effect

For chemical warfare agent removal, the humidity emerges as an unavoidable challenge that significantly affects the performance of metal–organic frameworks. In this work, via density functional theory calculations, ab initio molecular dynamics and classical molecular dynamics simulations, we investigate the structural and diffusion properties of water in the pristine defect-free UiO-66, one Zr-based metal–organic framework. Through the detailed analyses of the distribution probability of water in two different cages of UiO-66, the binding interaction between water and UiO-66, the hydrogen bonding networks and resulted localized water clusters, we gain a fundamental understanding of structural and dynamics properties as well as the concentration dependence of water in UiO-66. We anticipate those theoretical results could provide insight to the competitive adsorption of water and chemical warfare agents, which eventually shows the utmost importance for the design and development of the next generation porous materials with appropriate water properties in real-life applications.     

Hybridization of metal–organic framework and monodisperse spherical silica for chromatographic separation of xylene isomers

Metal–organic frameworks(MOFs) packed in the column have been a promising candidate as the stationary phase for high performance liquid chromatography(HPLC). However, the direct packing of irregular MOF powder could raise some problems like high back pressure and low column efficiency in the HPLC separation. In this work, UiO-66 capable of separating xylenes was supported effectively on the surface of the monodisperse spherical silica microspheres by one-pot method. The hybridization of Ui O-66 and silica microspheres(termed UiO-66@SiO_2 shell–core composite) was prepared by stirring the suspension of the precursors of Ui O-66 and\\COOH terminated silica in the N,N-dimethylformamide with heating. The shell–core composite material UiO66@SiO_2 was characterized by SEM, TEM, PXRD and FTIR. Then, it was used as a packing material for the chromatographic separation of xylene isomers. Xylene isomers including o-xylene, m-xylene and p-xylene were efficiently separated on the column with high resolution and good reproducibility. Moreover, the Ui O-66@SiO_2 shell–core composites packed column still remained reverse shape selectivity as Ui O-66 possessed, and the retention of xylenes was probably ascribed to the hydrophobic effect between analytes and the aromatic rings of the Ui O-66 shell. The Ui O-66@SiO_2 shell–core composites obtained in this study have some potential for the separation of structural isomers in HPLC.