共价有机框架材料功能化策略及其对Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能研究进展

共价有机框架（COFs）是一类新兴的多孔晶体聚合物材料,具有出色的结构规则性、高度有序的孔径大小、固有的孔隙率、巨大的比表面积、丰富的活性官能团,使其成为吸附水体中各种污染物的理想材料。本文从COFs的拓扑结构设计和孔隙结构设计角度出发,梳理了COFs结构设计要点,而后分析了侧基功能化、官能团转换和骨架功能化等COFs功能化策略,重点阐述了含N、S、O、Fe(0)、Ag(0)等活性官能团、金属/非金属节点对COFs多孔性、水稳定性、吸附性的影响,而后介绍了COFs在去除重金属离子方面的研究进展,详细介绍了COFs对水中典型重金属离子Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附性能,并结合密度泛函理论阐述COFs去除水中重金属离子的作用机理。最后,总结了COFs的功能化策略及功能化COFs作为高性能吸附剂的技术优势,并分析了目前存在的问题,展望未来发展方向,以期对COFs的制备与应用提供参考。     

多级孔COFs材料的设计、合成及应用

共价有机框架（covalent organic frameworks,COFs）是一类通过共价键连接有机构筑单元设计组装而成的具有周期性二维（2D）或三维（3D）网状结构的多孔有机聚合物,具有高比表面积、低密度、高度有序的周期性结构和易于功能化等特点。与单一孔COFs相比,多级孔COFs具有分级的孔道结构、不同的孔环境、极易接近的活性位、优异的传质和扩散性能,在气体分离和储存、环境治理、光电、生物医药、催化等领域具有更为广阔的应用前景。但由于多级孔COFs合成条件苛刻,其结构多样性仍然十分有限。本文从反应类型、设计策略、合成方法、功能化修饰、应用领域等方面系统地综述了多级孔COFs的研究进展,提出开发更多的单体、键合类型、拓扑结构,拓展更多的修饰手段,充分发挥多级孔结构优势的发展趋势。未来通过不断探索与研究,一定能开发出更多具有新的拓扑结构、不断提高的性能及更多新的应用的多级孔COFs材料,实现多级孔COFs快速、高效、低成本的加工成型,使其在能源、生物、环境、催化等领域发挥出不可替代的作用。     

共价有机框架型固态电解质研究进展

共价有机框架材料（COFs）因其结构单元多样性、拓扑结构、有序孔道结构等特点在气体吸附、催化、光电等领域得到广泛的应用。近些年来,基于COFs材料的有序孔道和易于功能化修饰的特性,COFs材料在固态电解质领域展现出巨大的潜力。本文主要总结了近十年来COFs型固态电解质的研究进展,包括聚合物链段-COFs型、离子基团-COFs型固态电解质的应用和锂离子传导性能。对COFs型固态电解质设计思路及未来发展方向进行总结与展望,以期为固态电解质材料的发展提供新思路。     

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-有机框架材料的调控策略及其对典型重金属离子的吸附性能

金属-有机框架材料(MOFs)相较于传统吸附材料具有较大的比表面积、可调的孔隙和拓扑结构、丰富的活性官能团等优点，可作为高性能吸附剂去除水体中的重金属污染物。本文介绍了MOFs作为水处理吸附的结构特性，重点分析了基于金属节点掺杂、侧基功能化和合成后修饰的多孔性、表面活性、框架柔性、水稳定性、可扩展性、生物毒性和循环使用性MOFs的调控策略，而后介绍了MOFs在去除重金属离子方面的研究进展，详细介绍了MOFs对水中Pb(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)等阳离子型重金属离子和Cr(Ⅵ)、As(Ⅲ)/As(Ⅴ)等阴离子型含氧离子的吸附性能，并阐述MOFs去除水中重金属离子的作用机理。最后，提出了提升MOFs的水稳定性与吸附性能、平衡MOFs结构特性的关系、研究MOFs在自然界的迁移与富集以及MOFs的低成本高效益的可控性制备等研究方向，以期对MOFs在高性能吸附领域提供参考。     

酶/功能性框架材料光催化转化CO2的研究进展

功能性框架材料包括金属有机框架(Metal organic frameworks, MOFs)和共价有机框架(Covalent organic frameworks, COFs),前者是一类金属离子与有机配体配位连接的聚合物，后者是一类无金属共价连接的有机聚合物，具有比表面积大、结构可调性等特点，是近年来功能性材料研究热点。功能性框架材料自身的结构优势决定其在载酶光催化转化CO₂方面具有良好的应用潜力，简要总结了近年来酶/功能性框架材料光催化转化CO₂的研究进展，介绍了MOFs材料与COFs材料在酶光催化转化CO₂中的应用、优势、存在问题及未来的发展机遇。     

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。     

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。     

多级孔金属有机骨架材料的合成及其在生物医药中的应用研究进展

金属有机骨架（metal-organic frameworks,MOFs）是多孔材料领域的研究热点之一。MOFs具有高比表面积和孔道均一等特点,但微孔MOFs在大分子应用领域受到限制。本文介绍了延长配体法、模板剂法和聚合物法等多种制备多级孔MOFs的方法,合成后的多级孔MOFs兼具微孔、介孔和大孔,能够参与大分子反应,同时具有水热稳定性和化学稳定性,在催化、气体吸附分离、储能材料等诸多领域表现出优异性能。本文重点介绍了多级孔MOFs在生物医药领域的研究进展,结果表明多级孔MOFs是一种孔道可调节、可在特定条件下分解的生物相容性材料,用于固定化酶和负载医药分子均表现出良好性能。最后讨论了多级孔MOFs材料制备和应用目前存在的问题与挑战,展望了多级孔MOFs材料作为一类新型功能化多孔材料的应用前景。     

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。     

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。     

金属有机骨架在生物分子固定化中的应用研究进展

金属有机骨架(MOFs)是由金属离子簇与有机配体组成的三维复合结构,具有比表面积大、种类多、负载量大、结构稳定等特征,其多孔结构能够维持生物分子构型、增强生物稳定性、提高生物分子负载效率。生物或药物分子通过表面固定、扩散固定或封装固定负载在MOFs表面或内部,MOFs能够通过调节金属离子簇与有机配体设计出具有不同孔隙率、不同孔径的生物亲和性多孔骨架结构。对近年来MOFs在酶固定化、细胞固定化、核酸固定化、药物固定化方面的应用研究进展进行了综述,为生物分子固定载体材料的研究提供了新的方向与理论支持。     

金属有机骨架材料在催化领域的研究进展

金属有机骨架(Metal-organic frameworks)材料属于新一代纳米多孔材料,因其具有比表面积大,孔隙率高,结构及功能多样等特点而被广泛应用于气体吸附与分离、传感器、药物缓释、催化反应等领域中.尤其在催化领域,与传统无机材料相比,MOFs因其含有有机配体组分,可以通过有机转化引入各种有机官能团;因其具有多孔性,可以同时实现材料表面与内部的改性,比无机材料只能表面改性更具优势,MOFs作为催化材料为催化领域的发展提供了新的思路.本文综述了MOFs材料作为催化材料的特点和的合成方法以及应用,并对今后的发展进行了展望.     

共价有机框架材料的最新进展

共价有机框架材料（covalent organic frameworks，COFs）是一类新兴的材料，是一种由有机构筑基元构成并用可逆的共价键进行连接、具有结晶性和周期性的多孔材料。因为这种材料比表面积大、密度低，拥有多样性的结构、优秀的热稳定性及孔道易修饰等优点，越来越受到人们的关注。本文综述了近年来COFs的最新发展动态，将其按照基底材料不同进行分类，介绍COFs在储能、光电、催化、生物医药等方面的应用和发展，包括气体的吸附和存储、材料的光电导性、催化反应进行的性能、手性分离和药物缓控释等；讨论了COFs结构的表征以及相比于其他材料所具有的优越特性。最后指出COFs未来发展趋势是合成具有高度稳定性、结构可控、成本低廉的功能性材料，并对其在实际中的应用前景进行展望。     

卟啉金属有机框架材料的制备和应用进展

卟啉金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是近年来发展起来的一类新型金属有机框架材料。由于卟啉分子具有独特的光电结构,除了可作为MOFs结构中有机配体外,通过后修饰法将卟啉分子、功能性纳米材料组装在MOFs上,可得到各类功能性MOFs。因此,卟啉相关MOFs材料被广泛应用于多个领域,尤其是生物医学领域。本文从卟啉相关MOFs材料的合成策略、应用出发,综述了近5年来卟啉相关MOFs材料在光动力治疗、催化、传感等领域的研究进展,同时展望了卟啉相关MOFs材料在生物医学领域的应用。     

介孔金属有机框架材料吸附水中重金属离子研究进展

介孔金属有机框架材料（介孔MOFs）相较于传统吸附剂具有孔径大、孔隙率可调、比表面积大、官能团丰富,便于功能化改性修饰等优点,可高效地吸附水体中重金属污染物。本文介绍介孔MOFs的特性、合成策略及四种合成介孔MOFs的方法,重点分析四种方法的介孔形成机理及其所面临的问题,并将四种合成方法的优劣进行了比较。详述介孔MOFs吸附去除水中重金属离子、类重金属阴离子以及放射性金属离子的研究进展;介绍了介孔MOFs在吸附去除重金属离子方面的可重复利用性;阐述介孔MOFs吸附去除水中重金属污染物的作用机理。对介孔MOFs成本高昂、合成条件苛刻、回收利用难等问题提出了优化方向,指出提高介孔MOFs的水稳定性、易回收利用、简便绿色合成技术以及痕量去除将是未来的研究方向。     

金属有机骨架材料载体用于酶固定化的研究进展

现有的固定化酶技术存在低稳定性、低回收利用率等缺点,而金属有机骨架材料（MOFs）凭借自身独特的性质如特定的主-客体相互作用及限域效应,极大提高了酶的负载率以及限制酶分子的流失,甚至极端环境下仍能维持酶的活性,近年来成为固定化酶载体的研究热点。本文从酶-MOF复合物的合成策略出发,介绍了利用MOFs载体完成酶固定化包括表面吸附、共价结合、孔道包埋和原位合成这4种方法的优劣势,重点概述了酶-MOF复合物在微反应器构建、级联反应等应用领域的巨大潜力。研究进展表明,有巨大优势的新型MOFs载体将有力促进酶-MOF复合物作为优异的催化剂、生物传感器等在多学科领域的发展。     

卟啉金属有机框架材料在传感领域的应用

卟啉金属有机框架材料(Por-MOFs)不仅具有MOFs独特的多孔性、高比表面积以及易功能化的优点,而且具有结构可调性及优异的光、电、磁性能.这些优异的性能使Por-MOFs可作为生物传感器的识别和信号单元.从Por-MOFs材料的制备方法、传感器的构建、传感机理等方面出发,着重对Por-MOFs在金属离子、生理活性物质、有机分子、无机离子、酶活性/蛋白传感领域的应用进展进行了综述,并对Por-MOFs在生物传感领域应用方面存在的水溶性、生物相容性、稳定性、靶向性问题进行了探讨.     

MOFs/聚氨酯复合材料性能的研究进展

金属有机框架化合物（MOFs）/聚氨酯复合材料因兼具聚氨酯柔性结构及MOFs材料多孔性、易修饰性的特点，广泛应用在污水处理、安全防护、催化降解等领域。文章通过金属离子与有机配体的结构，对MOFs性能进行了介绍，列举了共混法、聚合法、原位生长法等常见MOFs改性聚氨酯的方法。系统归纳分析了MOFs/聚氨酯复合材料的选择吸附性、阻燃、力学、催化、抗菌等性能特点，并对其研究方向进行了总结和展望，对MOFs/聚氨酯复合材料的研究具有一定的指导意义。