金属有机框架材料分离低碳烃的研究进展

烯烃、烷烃和炔烃等结构相似物的高效分离是石油化学工业可持续发展的关键过程之一。低碳烃化合物结构和性质相近,仅在碳数和不饱和度存在微小差异,传统低温精馏过程选择性低、能耗高。金属有机框架材料/多孔配位聚合物（MOF/PCP）的结构多样性及可设计性使其可以精确识别相似物分子间的微小差异,在低碳烃分离领域取得重要进展。综述了金属有机框架材料在碳二/碳三的烯烃、炔烃和烷烃分离体系中取得的最新进展以及分离机理,探讨了金属有机框架材料在低碳烃吸附分离研究中存在的问题和发展方向。     

金属有机框架材料分离低碳烃的研究进展

烯烃、烷烃和炔烃等结构相似物的高效分离是石油化学工业可持续发展的关键过程之一。低碳烃化合物结构和性质相近,仅在碳数和不饱和度存在微小差异,传统低温精馏过程选择性低、能耗高。金属有机框架材料/多孔配位聚合物(MOF/PCP)的结构多样性及可设计性使其可以精确识别相似物分子间的微小差异,在低碳烃分离领域取得重要进展。综述了金属有机框架材料在碳二/碳三的烯烃、炔烃和烷烃分离体系中取得的最新进展以及分离机理,探讨了金属有机框架材料在低碳烃吸附分离研究中存在的问题和发展方向。     

官能化的金属有机框架在气体小分子分离中的应用

金属有机框架是由金属中心与有机配体自组装形成的一类结构可设计的新型多孔材料。吸附分离是金属有机框架的重要用途之一。本文介绍了以金属有机框架为多孔平台设计合成具有目标导向的官能化金属有机框架的途径以及官能化金属有机框架在二氧化碳与氮气、甲烷分离,烷烃与烯烃分离,低碳烷烃等小分子气体分离纯化中的作用。表明官能化的金属有机框架由于官能团活性位点的存在,在二氧化碳、烯烃、烷烃等气体小分子分离中相对未经修饰的金属有机框架具有更高的分离选择性。官能化的金属有机框架的目标导向使其在化工分离领域具有更广阔的应用前景。目前材料合成难以量产限制了官能化的金属有机框架在化工分离方面的普及,随着合成方法的不断简化官能化金属有机框架在化工分离中会有更广泛的应用。     

稀有气体Xe/Kr吸附分离研究进展

稀有气体Xe/Kr的高效捕集分离是气体工业、核环境监测和乏燃料处理等领域的重要分离过程之一。氙与氪结构与极化率相似,传统低温精馏方法借助氙与氪的沸点差异实现二者分离,能耗巨大,吸附分离是较为理想的替代分离技术。以金属有机框架材料为代表的新型多孔材料具有结构多样性与高度可设计性,通过调节材料微孔表面的极化环境与孔道窗口结构,借助氙与氪极化率的微小差异,可实现对二者的精准辨识,有良好的吸附分离性能与应用前景。重点综述了金属有机框架材料在氙氪分离中的研究进展,归纳了材料的极化环境、孔道结构、框架柔性等因素对氙氪吸附分离性能的影响规律,探讨了金属有机框架材料在氙氪吸附分离研究中存在的问题和局限,并对未来发展方向进行了展望。     

氙气吸附捕集与分离研究进展

综述了氙气在工业技术、日常生活和基础研究领域的重要作用,总结了氙气分离富集方法,概括了活性炭、分子筛与金属有机框架三类典型氙气吸附分离材料的选择性、吸附容量及稳定性的研究进展,并展望了新型氙气吸附捕集材料的发展趋势,金属有机骨架材料作为高选择性多孔固体具有广阔的应用前景。     

金属有机框架材料对CO_2分离的研究进展

随着能源需求的增加,CO_2大量排放,温室效应日益严重。目前面临的最大问题是如何高效的捕获二氧化碳。虽然诸如沸石和活性炭等一些传统吸附剂已被广泛应用,但它们的吸附量极低。金属有机框架材料具有多孔性、结构可调性及可修饰性强等特点,所以它是捕获和分离二氧化碳的理想材料。本文阐述了金属有机框架材料对CO_2的选择性分离的研究现状,从功能位点,尺寸效应,柔性框架三个方面讨论对CO_2吸附性能的影响,最后对开发高效环保、适用于CO_2吸附的金属有机框架材料进行了展望。     

基于MOFs材料的低碳烃（C1~C3）分离研究进展

低碳烃（C₁~C₃）混合物的分离和纯化是化工过程中最重要且耗能最大的过程单元之一,开发温和条件下低能耗高选择性吸附分离C₁~C₃分子的固体吸附材料迫在眉睫。金属有机框架材料（MOFs）作为一类相对新颖的多孔有机-无机杂化材料,因其可控的拓扑结构和多样的化学微环境,在低碳烃分离和纯化领域受到广泛关注。本文概述了MOFs作为分离和纯化低碳烃气体吸附剂的特性,重点关注了MOFs材料在C₁（CO₂/CH₄）、C₂、C₃烯/烷烃以及烯/炔烃分离领域的应用进展。首先归纳了MOFs材料在C₁~C₃烃类物质分离过程中的三种常见分离机制,并据此回顾了近年来MOFs材料对常见C₁~C₃烃类分子的吸附及分离性能;分析了MOFs材料在C₁~C₃烃类物质分离过程中的构效关系,总结了MOFs材料的孔道尺寸/形状、骨架柔性和表面功能的调控理念与方法,并提出MOFs材料成本高、水热稳定性差、主客体关系难以精准探测等制约其应用发展的现状。文章指出未来研究重点为开发低成本多样化专一性的新型配体,构造复合型吸附剂,并明确吸附分离过程中分离体系主客体性质,为MOFs材料用于低碳烃分离的定向设计提供了探索方向。     

功能MOFs材料在低碳烃分离领域的研究进展

低碳烃化合物是重要的燃料和工业原料,主要通过高级烃类的裂解和重组获得。然而,由于低碳烃在理化性质方面的相似性,传统方法难以对其高效的分离。金属有机框架(MOFs)材料可以通过结构和功能的调控,实现对低碳烃的精准识别,从而获得高纯度烃类产物。本文,我们综述了功能MOFs材料对常见低碳烃分离的研究进展,并对其中存在的问题及今后的研究进行了总结和展望。     

金属有机框架(MOFs)材料在染料吸附领域的研究进展

金属有机框架(MOFs)是一类具有高孔隙率的材料,在吸附水中染料分子的过程中,它们较传统的染料吸附剂表现出更优异的性能。综述了近年来金属有机框架材料对不同电性的染料分子的吸附,并总结了其吸附染料的机理。     

金属有机框架材料对烃分离的研究进展

在工业中,烃混合物的分离对于原料的制备和最终产品生产都是非常重要的。碳氢化合物成分是脂肪族或芳香族的,饱和或不饱和的,碳原子数目有很大的变化。利用微孔金属有机框架材料,一些不同分离策略能实现优异的分离性能,这些策略包含与金属的选择性结合,有序孔结构内分子封装效率的差异,柔性框架的"呼吸效应"的选择性和分子筛分效应。本文讨论了各种轻质烃分离策略,并提出了未来研究和发展的前景,以提高分离性能。     

金属有机骨架材料用于气体吸附分离的研究进展

介绍了近年来国内外用于气体吸附分离的金属有机骨架材料及其最新迚展。本文依据气体吸附分离机理对材料迚行了归类分析,幵重点介绍了金属有机骨架材料特有的吸附现象:"呼吸"现象和"开门"现象。     

石脑油高效资源化研究进展

为了实现石脑油的高效资源化利用,需开发石脑油高效分离技术。简述了石脑油正/异构烷烃吸附分离原理及分离技术现状,介绍了新型吸附剂材料的研发进展,包括金属有机框架材料(MOFs)、沸石咪唑框架材料(ZIFs)、碳分子筛(CMS)、中空沸石分子筛等,阐述了新型吸附材料对正构烷烃的分离效果和分离机理,探讨了新型吸附剂、膜分离技术和吸附-膜分离耦合技术用于分离石脑油中正/异构烷烃的可行性,展望了新型正/异构烷烃分离技术,以期为石脑油高效资源化利用提供新途径。     

金属-有机框架材料在轻烃气体分离中的应用

金属-有机框架材料(MOFs)由于其大的比表面积、超强的可设计性和结构可调性,使其在吸附与分离方面存在诱人的应用前景。近些年来,金属-有机框架材料在轻烃(包括甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、丙烷、丙炔、丙烯等)吸附分离方面引起广泛的兴趣。本文简要介绍近年来MOFs材料在轻烃吸附分离方面的研究进展,并总结影响吸附分离效果的因素比表面积、孔道结构、孔道表面化学环境,探讨了金属-有机框架材料在轻烃吸附分离研究中存在的问题和发展方向。     

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。     

纳米结构多孔固体在二氧化碳吸附分离中的应用

二氧化碳（CO2）的双重角色（温室气体及一碳化工原料）使其吸附分离研究具有重要学术及社会经济意义。本文以多孔吸附材料为主线,系统评述了多孔炭、分子筛、有机金属骨架类材料及多孔聚合物等的CO2吸附分离最新研究进展。这些吸附材料的特点：多孔炭的微观及宏观形貌可控,孔结构可调,稳定性好;分子筛的具有丰富的微孔,孔径分布集中;有机金属骨架及多孔聚合物的种类多样,代表一类新兴的CO2吸附材料。分析了多孔固体应用于CO2吸附分离所涉及的关键科学问题,即高效吸附材料立体设计及影响选择性和吸附量等重要参数。提出澄清微孔/介孔/大孔比例以及表面基团种类和数量对CO2吸附贡献的定量关系的必要性,对材料的定向合成与优化有重要指导意义。     

金属有机框架/聚酰亚胺混合基质膜的研究进展

聚酰亚胺是一种具有高热稳定性和良好成膜性的高分子材料,但聚酰亚胺膜在气体分离方面的应用效果较差。金属有机框架材料在气体分离中有较好的应用前景。用两者制备的混合基质膜,可以综合其各自的优点,提高对气体的选择渗透性。本文综述了采用金属有机框架材料、金属有机框架材料改性以及添加其他聚合物基底制备混合基质膜,对气体分离效果的影响,并对这种混合基质膜在气体分离领域的使用效果进行了分析,对这种混合基质膜面临的挑战进行了讨论与展望。     

金属有机框架材料对轻烃气体的分离和提纯

轻烃混合物的分离和提纯是石油化学工业中非常重要的过程之一。用固体吸附剂进行吸附分离,不仅可以潜在地降低成本,而且可以提高效率。因此,当前在常温条件下开发固体吸附剂用于高效选择性吸附轻烃混合物的需求是相当迫切的。金属有机框架材料作为一类新型的多孔有机无机杂化材料,由于其无与伦比的特性显示出良好解决这一挑战任务的前景。本文综述了MOFs材料作为分离和提纯轻烃混合物分离剂的研究进展和作用机理,包括了甲烷的提纯、炔烃/烯烃、烷烃/烯烃等的分离。最后,讨论了在材料领域中,MOFs材料的进一步研究存在问题和未来可能研究方向。     

气体中微量甲醛的脱除研究进展

主要阐述了去除甲醛气体的常用材料（吸附材料、催化氧化材料、光催化降解材料和生物技术材料）的研究进展,文中指出碳基材料、分子筛、有机金属骨架常常被用作吸附挥发性有机气体,它们具备丰富的孔道结构和较大的比表面积,碳基材料和分子筛表面存在大量丰富的基团能够有效地增大甲醛的吸附容量,提高甲醛的吸附效率;有机金属骨架表面的金属与甲醛结合成键,有效提高材料的化学吸附;以金属氧化物为载体的材料常被用作催化氧化甲醛分子,将甲醛分子转化为无毒性的二氧化碳和水;半导体材料TiO₂常被用作光催化降解材料去除甲醛;除此之外还有一些利用生物技术来去除甲醛气体。本文对比了不同材料去除甲醛的优劣性,对不同的去除材料改性研究进行了归纳总结。     

磁性金属有机框架材料制备及吸附性能研究

利用简单的溶剂热法合成了MIL-101（Fe）/CoFe₂O₄和MIL-101（Fe）/NiFe₂O₄磁性金属有机框架纳米复合材料。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、振动磁强计（VSM）、热重分析仪（TGA）和紫外可见分光光度计（UV）等对复合材料的相结构、形貌、磁性能和吸附性能进行了研究。将磁性金属有机框架材料用于吸附污水中罗丹明B（RhB）,研究了罗丹明B初始质量浓度对复合材料吸附能力的影响。结果表明,制备的磁性金属有机框架复合材料的形貌均匀、结晶度高,具有高的饱和磁化强度。复合物具有金属有机框架材料和磁性材料的双重优点。MIL-101（Fe）/CoFe₂O₄对罗丹明B有较高的吸附能力（97.3 mg/g）。热力学研究发现吸附等温方程符合Langmuir模型,吸附动力学研究表明吸附机制与吸附质和吸附剂有关。磁性金属有机框架纳米复合材料作为污水处理剂将具有广阔的应用前景。