配位不饱和金属-有机骨架材料吸附CO_2的研究进展

配位不饱和金属-有机骨架(MOFs)材料是一种极具潜力的小分子气体吸附分离储存材料。本文回顾了近几年MOFs材料在捕集CO_2领域的发展状况,对近年来研究比较集中的几种金属配位不饱和MOFs材料进行了详细的介绍与比较,如MIL系列、Cu-BTC系列及MOF-74等。该工作为系统地认识MOFs和拓展其未来在CO_2吸附分离领域的应用提供了帮助。本文同时也进一步指出不饱和金属配位的存在对多孔MOFs材料的吸附性能起着重要作用。在多孔MOFs材料对CO_2捕集效果仍不能满足工业需求的现状下,预测合理设计MOFs的金属配位中心且通过活化处理调控MOFs中金属的配位状况,甚至对其孔道表面功能化修饰将是该类型材料的发展方向,并在最后从制备方法、金属中心的选择与表面改性3方面作了总结。     

分子动力学模拟不同类型MOFs材料对NO_2气体扩散影响

利用分子动力学模拟考察了不同浓度条件下NO_2气体在金属有机骨架材料(MOFs)中的自扩散速率,并讨论了气体自扩散速率与材料结构之间的关系。研究结果表明NO_2气体在IRMOF系列材料、具有开放金属位点的MOFs材料和ZIF系列材料中的自扩散系数随着气体浓度增加先升高后降低;在MIL系列材料中的自扩散系数仅随着气体浓度增加而降低。其扩散性能主要受材料最小孔径和孔隙率影响,在同系列材料中最小孔径和孔隙率越大,NO_2气体的自扩散系数越大。其中NO_2气体在IRMOF-9、Mg MOF-74、ZIF-3、MIL-47和MIL-53Crht等材料中均具有较好扩散性能。通过气体分子在材料中的径向分布函数图、模拟轨迹等探讨了气体在MOFs材料中的扩散机理。研究发现MOFs材料金属簇吸附性能的强弱影响NO_2气体随浓度变化的自扩散系数曲线。同时研究了无限稀释条件下NO_2气体在MOFs材料中的自扩散系数D(0),从而获得NO_2在MOFs材料中的活化能。     

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。     

金属有机骨架材料对单组分CO2吸附的研究进展

重点综述了近五年来MOFs材料在单组分CO₂吸附领域的最新研究进展,详细地介绍了近几年来被深入研究几种MOFs材料,主要按照国内外常用的IRMOFs、MILs、UiOs、ZIFs、其它系列等MOFs材料进行分类,从掺杂金属或氮原子、调节孔径、氨基功能化以及合成MOFs复合材料等方面,对其CO₂吸附性能和吸附机理进行了分析,展望了MOFs材料未来的发展方向,对MOFs提供了系统性理解,以期为MOFs材料应用到工程实践提供一定参考。     

金属-有机框架材料在火药中的应用研究进展

针对新型火药用功能材料和含能材料的开发及应用需求，综述了金属-有机框架材料(MOFs)用作火药燃烧催化剂、高能添加剂等组分的最新研究进展。介绍了使用MOFs、含MOFs的复合结构以及MOFs衍生物作为燃烧催化剂的初步研究成果；阐述了高能MOFs近年来的几个发展趋势，包括高维化、无溶剂化、绿色化以及精细修饰和结构调控；指出未来将MOFs用于火药中的重点研究方向为MOFs基燃烧催化剂和高能添加剂的构效关系研究、用于高压条件下的MOFs基燃烧催化剂的探索、高能MOFs性能精准预估方法的完善、具有优异催化燃烧性能或能量、安全性能的MOFs基材料的大规模制备手段研发以及综合性能优良的新型多功能MOFs的合成和应用。附参考文献82篇。     

MOFs材料在C2H2存储及吸附分离中的研究进展

针对当前工业中存在的乙炔(C_2H_2)及含C_2H_2二元组分气体的存储与高效分离问题,梳理了近年来金属有机骨架材料(MOFs)对C_2H_2气体的吸附存储和分离研究。重点比较了含C_2H_2的二元组分气体与MOFs材料之间的构效关系及分离不同二元组分气体所用MOFs材料的筛选条件与设计原则,以期实现MOFs材料对C_2H_2的高效分离,达到对C_2H_2的纯化及存储效果,促进未来MOFs材料在该领域的发展。最后展望了MOFs材料在此方面的应用前景。     

金属有机框架化合物应用于催化反应研究进展

金属有机框架化合物(Metal-organic frameworks,MOFs)是一种新型有机骨架材料,具有高的表面积和孔隙率,而且多孔框架结构丰富、可控性强,在催化领域具有较大的应用潜力。综述了MOFs催化剂具有的结构特点,并根据MOFs材料的催化方式总结了其在催化方面的相关应用,探讨了MOFs在实际催化应用中的性能优势及可能存在的问题,并对MOFs材料在催化领域中的应用前景做了展望。     

金属-有机骨架材料材料在光催化降解有机污染物中的应用

近几年来,金属-有机骨架材料(MOFs)材料作为一类高效催化剂在光催化领域中得到了广泛的研究和应用。综述了几类新型的MOFs材料(混合配体型、混合金属离子型、掺杂型和复合型MOFs)在光催化降解水环境中有机污染物的应用现状及机理,并提出了其发展的前景。     

金属-有机框架基柔性复合材料研究进展

金属-有机框架材料(MOFs)作为近年来的研究热点,在气体储存、分离、催化等多个领域表现出优越的性能。但材料本身存在的缺陷和特性使得单一MOFs在实际应用中仍存在较多困难。将MOFs与其他材料复合制备具有一定柔性的新型材料成为扩宽其实际应用的有效途径。从制备方法角度出发,综述了前沿MOFs柔性复合材料的制备及其应用,并对MOFs复合材料的优势与存在的问题展开讨论,指出柔性基底材料为MOFs实际应用提供了支持。进一步开发和研制新型MOFs复合材料,提高MOFs实际应用的可能性与多样性,仍是研究者们需要努力的方向。     

金属有机骨架在吸附式制冷/热泵中的应用

金属有机骨架（MOFs）作为一类新型多孔材料，因其独特和可调的孔道结构、高比表面积和高孔隙率等优点，近年来在中低温吸附式制冷和吸附储热领域得到了广泛的研究与关注。从MOFs对换热工质的吸附容量、系统热效率和稳定性等角度对比分析了不同MOFs材料在吸附式热转换领域的应用现状以及进一步提升材料性能的方法，通过分析可以发现MOFs材料的改性以及与其他材料的复合是提升吸附储热性能的有效方法，也是未来新型MOFs材料开发的一个重要方向，同时吸附热转换系统与MOFs储热材料的高效匹配性也是未来MOFs储热材料实用化的一个重要指标。     

发光金属-有机框架物作为传感材料的研究进展

金属-有机框架物(Metal-Orgamic Frameworks,MOFs)因其在吸附分离、储氢、磁性、催化以及荧光检测等多方面潜在的应用而成为当前的研究热点.简单介绍了发光MOFs的特点,着重评述了基于金属离子和基于有机配体发光的MOFs传感材料的研究.提出了发光MOFs作为传感材料存在的问题,预测了今后的发展趋势...     

烧结金属有机骨架材料制备多孔材料及其应用

金属有机骨架材料(MOFs)作为近十年来新兴的配位化合物,具有有序的孔道结构、大比表面积、高的空隙率和,其结构和性质可调性,可应用于气体储存和分离、催化等方面。但是由于MOFs相对较差的稳定性,其大规模工业应用受到限制。目前,研究们试图将其这一缺点利用起来,如将MOFs进行烧结,将裂解后的材料用于气体吸附、电化学催化、锂电池、传感器、燃料电池中的氧气还原反应等等方面。本文对烧结MOFs制备多孔材料及其应用进行了归纳总结。     

MOFs 材料金属位点设计及沼气纯化应用研究

改变MOFs材料的中心金属能影响其气体的亲和性和双组份气体的吸附选择性（如比表面积,孔道结构,内部电场等）,本文合成并表征了M－DABCO系列（M＝Ni, Co, Cu, Zn） MOFs材料。并应用理想吸附溶液理论（Ideal Adsorbed Solution Theory,简称IAST）量化模拟了环境条件下双组分混合气体（组分比CO2：CH4＝40％：60％）的吸附选择性。 Ni－DABCO材料具有良好的CO2吸附性能和在环境条件下对CO2／CH4混合气体的吸附选择性。本文通过实验、表征及计算等来讨论中心金属对M－DABCO系列吸附位点的影响。     

金属-有机骨架材料的计算化学研究

金属-有机骨架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一种新型纳米多孔材料,独特的结构特征使其在储气、分离、催化、生物化学及制药等领域具有广阔的潜在应用价值。本文综述了计算化学方法在探索MOF材料结构-性能关系方面的研究进展,并着重介绍了本研究室在此方面的研究成果。     

Fe基MILs材料的制备与应用研究进展

金属-有机骨架化合物(Metal-Organic Frame-works,MOFs)是由无机金属离子或离子簇与有机配体配位而成的一类具有周期性网状结构的新型多孔晶体材料。众多MOFs材料中,Fe基拉瓦锡骨架材料(Materials of Institute Lavoisier Frameworks,MILs)因具有良好生物相容性、独特的骨架柔性、突出的比表面积及高度稳定性,在医学、传感、催化等领域有着广泛的应用前景。研究者们通过合成方法创新、结构修饰以及与其他材料复合等方式对Fe基MILs的结构与性能进行优化,进一步提升了Fe基MILs材料及相关材料的实际应用效果、扩展了其应用范围。本文从Fe基MILs的种类及其结构特征入手,重点综述了其常见的合成方法及改性方法,总结了Fe基MILs在药物载体、传感、吸附和催化等方面的应用,在此基础上讨论了Fe基MILs在上述领域中的应用优势及局限性,并对其发展趋势进行了展望。     

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。     

疏水性金属-有机骨架材料的研究进展

金属-有机骨架（metal-organic frameworks, MOFs）材料是一种由金属离子和有机配体通过自组装形成的新型多孔材料,具有优异的物理及化学性能,因而在气体吸附储存、气体分离以及工业催化等方面表现出良好的应用潜力。但在应用的过程中,无处不在的水分子会影响MOFs骨架的稳定性和吸附性能,极大地制约了其实际应用。本文介绍了近年来疏水性MOFs材料的研究进展,重点论述了金属离子和有机配体对调控MOFs亲疏水性的影响以及通过配体后修饰和疏水性物质复合等提高疏水性的方法,分析了MOFs材料的亲疏水性机理,同时提出了实验结合计算机模拟技术筛选疏水性MOFs的手段。最后,指出目前疏水性MOFs材料合成存在的问题及解决方法,期望为今后拓宽MOFs材料在高湿环境中的应用提供一些有用的参考。     

煤层气回收及CH4/N2分离PSA材料的研究进展

我国煤层气蕴藏丰富,在面临能源危机时代煤层气可作为天然气能源的有效补充。本文介绍了低浓煤层气回收即CH₄/N₂分离几种常见技术：低温技术、水合物技术、溶解技术、膜分离和变压吸附技术（PSA）的分离原理、技术开发和研究的现状,并分析了各项技术目前存在的问题。讨论了多孔材料,如活性炭、碳分子筛、沸石分子筛和新型金属有机骨架材料（MOFs）等对CH₄/N₂吸附分离效果的研究进展,由于MOFs材料的吸附性能随温度或压力的改变出现飞跃,预示了其在PSA领域广阔的应用前景。     

Progress of superhydrophobic porous materials

Porous materials such as metal organic framework materials (MOFs), covalent organic framework materials (COFs), organic porous polymers (POPs), etc., have been used widely used in the fields of separation, catalysis, gas storage and drug release due to their diversity, designability, controllability and functionalization of pores. Despite these promising applications, some of the porous materials suffer from moisture-sensitivity and instability in aqueous media due to their inherent structural features. To overcome this problem, endowing them with hydrophobicity is an effective strategy. However, designing superhydrophobic porous materials has certain challenges. In this work, the progress of MOFs, COFs and POPs with (super-)hydrophobic property is introduced. Issues related to their design strategy, structures, and practical applications such as catalysis, oil/water separation and gas storage and separation were analyzed. Additionally, the current problems and the future research directions of the hydrophobic porous materials were discussed.     

超疏水多孔材料的研究进展

多孔材料如金属有机框架材料(MOFs)、共价有机框架材料(COFs)、有机多孔聚合物(POPs)等由于构筑单元的多样性、可设计性,孔道的可调控性和功能化,已经被广泛用于分离、催化、气体储存以及药物释放等领域。尽管如此,这些多孔材料固有的结构特征让它们普遍对水气非常敏感,最严重时多孔结构在水溶液环境下会坍塌。为解决此类问题,制备疏水的多孔材料是一个非常好的策略。然而,设计超疏水多孔材料具有一定的挑战。介绍了具有(超)疏水性能的MOFs、COFs和POPs的发展现状,对超疏水多孔材料合成思路和结构特点进行了分析,对这类材料在催化、油水分离、气体吸附和分离等方面的应用进行了总结,并进一步探讨了此类材料存在的问题和发展方向。