多级孔MOFs材料的制备及吸附应用研究

简单介绍了MOFs材料的吸附性能,引出了多级孔MOFs材料的制备方法及其吸附性能。最后,对多级孔MOFs材料作为吸附材料的应用前景进行了展望。     

有序介孔碳材料的模板化构筑及水处理应用研究

介孔碳材料是指孔径介于2 nm-50 nm的一类多孔碳材料。有序介孔碳材料，具有比表面积高、孔道结构规则有序、孔径分布狭窄、孔径大小可调控、表面易于修饰等结构特点和高机械强度、强吸附能力、化学惰性等性能特点，在诸多领域得到了广泛应用，特别是其作为新型吸附剂在水处理领域具有广阔的发展前景。有序介孔炭材料的制备方法主要有硬模板法和软模板法。模板和碳源的选择是控制有序介孔碳材料结构和性能的关键因素。本文从有序介孔硅、天然矿物、MOFs材料、嵌段共聚物等不同模板的角度对有序介孔碳、多级有序微/介孔碳、多级有序大/介孔碳的制备方法进行综述，并对有序介孔碳材料在水处理领域的应用进行简单介绍。     

多级孔MOFs材料的合成及其催化应用研究进展

围绕多级孔MOFs的制备,重点介绍了除配体尺寸调控法外的模板剂法、缺陷位法、溶胶凝胶法、超临界CO2法等制备方法;探讨了多级孔MOFs在催化领域的应用现状,并对各种制备方法与未来需要解决的问题进行了总结和展望。     

多级孔钛硅分子筛TS-1催化剂的制备和在烯烃环氧化反应中的应用

钛硅分子筛是一种具有选择性氧化催化性能的工业催化剂。传统的钛硅分子筛因其较小的微孔孔径使其只能应用在小分子的选择性氧化反应中。为了解决这一问题,我们采用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵做为介孔造孔剂,制备得到的多级孔钛硅分子筛H-TS-1,该材料具有更多的晶体间介孔。在大分子的烯烃环氧化反应中,多级孔钛硅分子筛表现出明显优于常规TS-1的催化性能。     

多级孔沸石分子筛的制备及其催化应用研究进展

多级孔沸石分子筛在保留了微孔沸石优异的催化活性与择形性的同时,能够从本质上大幅提升沸石分子筛的传质与扩散效率,改善催化剂因积炭问题失活较快的弊端。本文介绍了当前阶段多级孔沸石分子筛的研究现状,主要基于孔径大小的差异,重点综述了微孔-介孔、微孔-大孔以及微孔-介孔-大孔三类具有多级孔道结构的沸石分子筛在制备及催化应用方面的最新研究进展,综合分析了各种制备方法在性能、成本、可操作性及应用上的利弊关系,并且指出,设计并可控地制备出具有多级孔道结构且在三维空间高度贯通的多级孔沸石分子筛材料以最大限度地提高催化效率,将会是未来多级孔沸石分子筛领域的研究重点。     

多级孔ZSM-5分子筛的合成及其金属改性研究进展

多级孔ZSM-5分子筛具有微孔分子筛良好的酸催化性能和介孔材料优异的传质扩散性能,在催化领域有着广阔的应用前景。本文综述了多级孔ZSM-5分子筛的研究进展,主要介绍了合成方法,包括后处理法、硬模板法、软模板法和无模板法,同时介绍了多级孔ZSM-5分子筛的金属改性方法,包括浸渍法、离子交换法和原位改性法。金属改性后的多级孔ZSM-5分子筛不仅可以有效减少传质阻力,而且具有独特的金属催化活性,受到了研究者的广泛关注。     

基于ZSM-5的多级孔材料的合成研究进展

介绍了近年来基于ZSM-5分子筛的多级孔材料的合成研究进展,包括多级孔ZSM-5材料的制备方法、结构特点、应用以及各制备方法的优缺点等,比较了多级孔ZSM-5与常规微孔ZSM-5分子筛的催化性能。展望了今后的发展前景,认为在对多级孔材料的孔结构实现可控的基础上,合成出具有良好水热稳定性和特定酸性质的多级孔ZSM-5将是今后研究的重点目标。     

多孔炭材料的制备及在废水处理中的应用研究进展

以微孔炭、介孔炭及大孔炭为代表的多孔炭材料,因其三维多孔结构和良好的热稳定性而具有优异的吸附性能,其主要制备方法有活化法、软硬模板法等。在介绍了三种多孔炭材料制备方法与特点的基础上,综述了多孔炭材料作为吸附剂在重金属离子废水、染料废水和其他废水处理中的应用研究进展。     

静电纺多级孔材料制备研究进展

包含纤维间与纤维内多孔结构的静电纺多级孔材料,具有大的比表面积和独特的性能,在多个领域具有潜在的应用价值。本文综述了用静电纺丝法制备多级孔纳米纤维毡的方法,包括有机聚合物纤维与陶瓷纤维。由溶剂挥发等多种因素引致的相分离是有机聚合物纤维生成多孔结构的主要机理,而模板法则是制备多孔陶瓷纤维的主要手段。多级孔结构的形成增大了材料的比表面积,增强了材料的疏水性,赋予了静电纺纤维毡材料独特的性能。     

沸石分子筛多级孔道的贯通性研究进展

多级孔分子筛因孔隙结构发达、优良的水热稳定性、孔体积和比表面积较高等优点,可有效缓解传统单级孔分子筛的大分子扩散受限问题,使分子筛的结构性能得到了极大的改善。综述了近年来国内外制备多级孔分子筛的研究进展,特别在多级孔分子筛制备工艺方面重点介绍了后处理法和原位合成法,其中后处理法包括脱铝法、脱硅法和脱铝脱硅联用法;原位合成法分为硬模板剂法和软模板剂法。从稳定性、操作性等方面讨论了各种制备方法的优势和存在的问题。基于孔径大小的差异,总结了三类具有多级孔道结构的沸石分子筛,即微孔-介孔、微孔-大孔和微孔-介孔-大孔沸石分子筛在制备工艺与催化剂应用等方面的研究现状,并展望了多级孔分子筛未来的发展方向。     

多级孔碳在锂硫电池正极中的研究进展

锂硫电池因其理论能量密度高、原材料丰富、成本低廉等优点而受到广泛关注。然而硫正极电导率低、体积膨胀、以及脱嵌锂过程中多硫化物产生的穿梭效应等问题限制了锂硫电池的商业化应用。其采用导电材料作为硫载体,一方面可缓解体积膨胀,另一方面可改善正极导电性,同时一定程度上限制多硫穿梭。多级孔碳由于具有导电性优良、结构稳定、孔径及形貌可控等优点,被认为是一种理想的硫载体。从锂硫电池的发展背景出发阐述了多级孔碳作为硫载体的研究意义,首先介绍了多级孔碳材料的制备方法如硬模板法、软模板法和活化法等,进一步介绍了碳材料中的微孔、介孔及大孔在锂硫电池中提升导电性、稳定结构和抑制多硫穿梭效应的作用机理,最后对多级孔碳作为硫载体推进锂硫电池的发展前景进行了展望。     

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。     

金属有机骨架基复合相变储热材料研究进展

固-液相变材料的品种多且潜热大,是潜热储热技术的重要工作介质。因其存在的液相泄漏问题,现阶段常将此类相变材料与多孔载体复合以提升相变材料的应用性能及使用寿命。金属有机骨架（MOFs）是一种新型多孔材料,具有高比表面积、高孔隙率以及孔径和表面性质可调控等优势,将其用作相变材料的载体具有潜在的发展前景。本文对MOF基复合相变材料的研究进行了全面综述,详细介绍了以MOFs为载体、以MOFs衍生多孔碳为载体和以MOFs原位生长于高导热基体所得复合材料为载体而制得的多种复合相变材料。MOFs的微孔结构所产生的强毛细管力对固-液相变材料有很强的固定作用;制备较大孔径的MOFs或者对MOFs进行修饰以调节MOF与相变材料间的相互作用,都有利于提高相变材料的负载率,从而提升复合相变材料的潜热;对MOFs进行高温碳化处理得到MOFs衍生多孔碳能有效解决MOFs孔径过小的问题,并能通过对其进行氮掺杂或磷掺杂来增强载体与相变材料间的氢键作用,从而获得具有高负载率和相变潜热的复合相变材料;为了增强MOF基复合相变材料的导热性能,先将MOFs原位合成在高导热基体上以利用高导热基体提供连续的传热网络,可以有效提升复合相变材料的导热系数。将原位生长在高导热基体上的MOFs进行高温碳化处理可以得到MOFs衍生多孔碳与高导热基体的复合材料,将其作为载体可以进一步增强复合相变材料的导热性能。文中最后指出,今后对于MOF基复合相变储热材料所用MOFs和相变材料的种类、MOFs与相变材料间相互作用对储热性能的影响、MOFs与相变材料复合后的稳定性等方面还需进一步探索,将MOFs的催化、检测等功能与相变材料的储热控温功能相结合制备多功能材料也是未来的发展方向之一。     

新型无机固体吸附剂在天然气脱水领域研究进展

天然气在进入管网输送之前必须经过脱水处理,目前常用的天然气脱水方法主要有冷干法、液体吸收法和固体吸附法。用于天然气脱水的固体吸附剂主要包括分子筛、氧化铝、介孔二氧化硅和金属有机框架材料（MOFs）等。随着更多海上气田的勘探开发,分子筛和氧化铝等传统吸附剂已无法满足对大量天然气的净化需求,需要使用具有更高负载能力的吸附剂。介孔二氧化硅和MOFs具有高化学稳定性、低密度、高孔隙度的优点,且使用寿命长,避免了频繁更换,作为天然气脱水吸附剂具有潜在优势。围绕高比表面积、孔体积、亲水性和再生能力等综述了介孔二氧化硅和金属有机框架材料（MOFs）在天然气脱水方面的研究进展。介孔二氧化硅具有良好的亲水性和机械稳定性,可在高压力范围内使用,提升处理装置的效率。然而介孔二氧化硅主要是通过溶胶-凝胶法合成,老化时间较长,且传统的蒸发干燥法无法保持完全凝胶的结构。未来有望通过超临界流体干燥法获得具有更好物化性质和孔结构的介孔二氧化硅,进一步提高介孔二氧化硅的吸附能力。MOFs作为无机物和有机物结合形成的多孔材料,具有高度规则的孔结构和可调的性质,且金属离子与配体官能团的自由电子对之间的化学或物理相互作用,使其具有较高的天然气吸附脱水效率和优异的再生循环性能。最后指出,需要进一步研究复杂工况下的MOFs吸附脱水能力、长周期运行稳定性以及高压工况、造粒及不同分离过程（变压吸附和变温吸附）对MOFs的影响,并开发MOFs低成本规模化制备技术实现工业化应用。     

层次孔碳材料：结构设计、功能改性及新能源器件应用

发展电化学能源存储与转换技术是我国的长期重大需求。作为电化学能源器件中的关键材料,多孔碳材料已成为当前能源材料与化工领域的研究热点。层次孔碳材料是一类新型的多孔碳材料,同时兼具不同尺寸与功能的微孔、中孔或大孔。研究者通过对层次孔碳材料可控设计,已制得一系列孔结构、孔骨架及表面化学性质和微/纳拓扑形貌各异的新型层次孔碳及其复合材料,极大地提升了其能源存储和转化性能。本综述总结了近年来有关层次孔碳材料的结构设计、可控制备及其在电化学能源器件应用领域等方面的研究进展,并对其未来发展提出了建议与展望。     

Research on synthesis and application of metal-organic frame composites in supercapacitors

Electrode material is a key component of supercapacitors (SCs). As a porous material, metal-organic frameworks (MOFs) have attracted much attention in the field of SCs electrode materials due to their high specific surface area, controllable structure, and adjustable pore size. The low conductivity and stability of MOFs are still the main challenges in practical applications. MOF composite materials are a type of composite materials composed of MOFs and one or more different materials. They can effectively combine the advantages of MOFs with the advantages of other functional materials, such as excellent electrical conductivity and unique electrochemical properties. Therefore, MOF composite materials can achieve high reversible capacity and excellent cycle performance, overcome the shortcomings of MOFs materials, and have broad application prospects in the field of SCs electrode materials. According to the dimensional classification of the materials combined with MOFs, they can be divided into four types of composite materials: 0D, 1D, 2D, and 3D MOFs. The composition and synthesis methods of these four types of composite materials are reviewed. The application of MOF composite materials in the field of SCs is systematically introduced. Furthermore, its development prospects are prospected.     

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...     

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。     

有机金属骨架材料在电化学储能领域中的研究进展

金属有机骨架材料（MOFs）由于其高比表面积、可调孔结构以及多样的组成等引起了学者们的极大关注,尤其在电化学储能领域取得了较大的研究进展。本文综述了近几年MOFs基材料在锂硫电池、锂离子电池和超级电容器等电化学储能领域中的应用。详细介绍了MOFs及其复合材料作为锂硫电池正极载体时与活性物质的作用机理,探讨了MOFs对活性物质硫的物理封装和化学配位作用。此外,阐述了MOFs衍生碳材料因独特孔结构、较强导电性和丰富活性位点等作为电极材料时对电池性能的提升。最后对MOFs基材料在电化学储能中的研究前景作出了展望,指出MOFs基材料中杂原子比例的控制和孔道设计是未来研究的重点。