金属有机骨架材料固载金属催化剂的应用

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。其中通过有机配体的选择,可以设计将不同的金属有机配合物分子固定在MOF孔道内部,从而使得材料具有开放而独立的催化位点。本文对金属有机骨架材料(MOFs)在固载金属催化剂的应用进行了简要概述。     

基于金属有机骨架的电催化产氢研究进展

综述了近年来一些典型的金属有机骨架材料(MOFs)及MOF复合材料在电催化产氢领域中的研究进展情况,基于材料的结构特性,从纯MOFs电催化剂、MOFs为载体的复合电催化剂、MOFs衍生电催化剂三个方面出发,得出基于金属有机骨架材料在电催化产氢领域中表现出了优异的性能,浅谈了材料内部结构特征与电催化产氢性能之间的关系,并加以分析,总结了该类材料在设计、合成等方面的相关策略,最后对其今后的发展进行了简要展望,提出可能面临的问题。     

基于金属有机骨架的电催化产氢研究进展

综述了近年来一些典型的金属有机骨架材料(MOFs)及MOF复合材料在电催化产氢领域中的研究进展情况,基于材料的结构特性,从纯MOFs电催化剂、MOFs为载体的复合电催化剂、MOFs衍生电催化剂三个方面出发,得出基于金属有机骨架材料在电催化产氢领域中表现出了优异的性能,浅谈了材料内部结构特征与电催化产氢性能之间的关系,并加以分析,总结了该类材料在设计、合成等方面的相关策略,最后对其今后的发展进行了简要展望,提出可能面临的问题。     

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。     

卟啉金属有机骨架材料在光催化领域的研究进展

综述了近年来卟啉金属-有机骨架材料(MOFs)在光催化降解有机污染物、光解水制氢等光催化领域的研究进展情况,阐述了其在光催化方面表现出的突出性能,分析了结构与催化性能之间的关系。最后提出了卟啉MOFs在光催化领域中的优势、挑战以及未来展望。     

基于金属有机骨架材料负载型催化剂的研究进展

金属有机骨架材料（MOFs）是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙结构的有机-无机杂化材料,近年来在电化学、传感器、生物医学和催化等方面具有广泛的应用。尤其在催化领域,MOFs材料与传统无机材料相比,不仅具有极大的比表面积、高的孔隙率、可调节的孔结构,还包括3个重要的可改性部分：金属配位点、有机配体和纳米空腔。,综述了MOFs材料作为催化材料的特点以及MOFs负载型催化剂构建方式及应用,并对金属有机骨架材料负载型催化剂的瓶颈问题进行了分析,对发展方向进行了展望。     

卟啉金属有机骨架材料在光催化领域的研究进展

综述了近年来卟啉金属-有机骨架材料(MOFs)在光催化降解有机污染物、光解水制氢等光催化领域的研究进展情况,阐述了其在光催化方面表现出的突出性能,分析了结构与催化性能之间的关系。最后提出了卟啉MOFs在光催化领域中的优势、挑战以及未来展望。     

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(MOFs)的合成及应用研究

金属有机骨架材料(MOFs)是由有机配体与金属离子自组装形成的一种新型的具有周期性的多孔骨架材料。首先讨论了MOFs材料的不同合成方法 (缓慢扩散法、水热法、一锅法、电化学、机械化学法、微波辅助加热法和超声法等);其次总结了多功能MOFs材料的应用(氢气和甲烷的储存、CO_2捕获、有毒化合物的选择性吸附、多相催化和金属缓蚀等);最后展望了MOFs材料的工业应用前景。     

MOFs在光催化降解废水中有机污染物方面的研究进展

综述了近年来金属-有机骨架材料(MOFs)及其复合材料在光催化降解废水中的罗丹明B、亚甲基蓝等有机污染物方面的研究进展情况。指出了该材料在设计、合成等方面的相关策略,同时在光催化降解有机污染物方面表现出了优异的性能。最后提出了MOFs及其复合材料在光催化降解有机污染物方面的挑战和未来展望。     

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。     

Reticular chemistry: occurrence and taxonomy of nets and grammar for the design of frameworks

The structures of all 1127 three-periodic extended metal-organic frameworks (MOFs) reported in the Cambridge Structure Database have been analyzed, and their underlying topology has been determined. It is remarkable that among the almost infinite number of net topologies that are available for MOFs to adopt, only a handful of nets are actually observed. The discovery of this inversion between expected and observed nets led us to deduce a system of classification "taxonomy" for interpreting and rationalizing known MOF structures, as well as those that will be made in future. The origin of this inversion is attributed to the different modes with which MOF synthesis has been approached. Specifically, three levels of complexity are defined that embody rules "grammar" for the design of MOFs and other extended structures. This system accounts for the present proliferation of MOF structures of high symmetry nets, but more importantly, it provides the basis for designing a building block that "codes" for a specific structure and, indeed, only that structure.     

MOFs复合材料催化降解水中有机污染物的应用研究进展

金属有机框架材料（MOFs）具有比表面积较高、孔径尺寸可调、结构可设计和可以功能化的特点，近年来受到广泛关注，尤其是基于MOFs的复合材料在催化降解水中有机污染物的作用越来越突出，这是近年来MOFs的一个重要研究方向。本文综述了MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物领域的研究情况；介绍了MOFs及其特性；说明了MOFs复合材料的负载方式；总结了MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物方面的应用。同时，阐述了MOFs复合材料催化降解水中有机污染物的机理及其存在的问题。最后，提出未来MOFs复合材料在催化降解水中有机污染物的研究方向是合成形貌多样、结晶性能好的新型高稳定性材料以及开发新的MOFs及其复合材料的制备方法。     

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。     

High‐throughput and comprehensive prediction of H2 adsorption in metal‐organic frameworks under various conditions

High‐throughput prediction of H₂ adsorption in metal‐organic framework (MOF) materials has been extended from a few specific conditions to the whole T, p space. The prediction is based on a classical density functional theory and has been implemented over 712 MOFs in 441 different conditions covering a wide range. Some testing materials show excellent behavior at low temperatures and obvious improvement at high temperatures compared to conventional MOFs. The structures of the best MOFs at high and low temperatures are totally different. Linear and nonlinear correlations between the two Langmuir parameters have been found at high and low temperatures, respectively. According to the analysis of the excess uptake, we found that the saturated pressure increases along with temperature in the low temperature region but decreases in the high temperature region. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 2951–2957, 2015     

金属有机骨架混合基质水处理分离膜研究进展

金属有机骨架（MOFs）晶体由无机金属离子和有机配体通过自组装合成,具有高的孔隙率和可调节的窗口尺寸,可使MOFs混合基质膜在水处理时同步获得高通量和高截留率,有望突破传统分离膜的渗透性和选择性之间此消彼长的trade-off效应。本文综述了MOFs的典型构造、影响MOFs混合基质膜性能的关键因素、MOFs混合基质膜的制备方法、MOFs颗粒改善混合基质膜水传输和溶质分离性能的原理以及MOFs混合基质膜在水处理微滤/超滤、纳滤/反渗透和正渗透领域的最新研究进展。最后总结了MOFs混合基质膜在水处理领域的未来发展亟待解决的关键问题,主要包括高性能、低成本膜的可控制备、膜结构和性能之间定量构效关系的深入探索以及如何拓宽其应用范围等,对加快MOFs混合基质膜的产业化进程具有指导意义。     

Emerging Synthetic Methods and Applications of MOF-Based Gels in Supercapacitors,Water Treatment,Catalysis, Adsorption,and Energy Storage

Metal–organic frameworks (MOFs), which are synthesized through the self-assembly of organic ligands and inorganic metals, have drawn considerable research interest owing to their unique properties and attractive structures. Many studies on various MOF derivatives, such as MOFs and cellulose aerogels, hydrogel composite materials, and bimetallic-centered MOF materials, have provided the potential for wide application of MOFs. However, MOFs mostly exist in the form of powder particles, which are difficult to form. In addition, MOFs have problems with structural instability. MOF-based gels can overcome this problem. MOF-based gels also have significant advantages in secondary processing. In this review, synthetic methods for MOF-based gels, particularly the synergistic effect with other materials, are introduced. The applications of MOF-based hydrogels and aerogels in supercapacitors, water treatment, catalysis, adsorption, and energy storage are also discussed.     

Acid-base properties and catalytic activity of metal-organic frameworks: A view from spectroscopic and semiempirical methods

This article summarizes several approaches for understanding the catalytic chemistry and “structure-surface acidity-reactivity” relationships in a multiplicity of catalytic applications of a continually increasing assemblage of metal-organic frameworks (MOFs) structures. The various spectroscopic techniques for acid-base characterization of MOFs are reviewed. The experimental requirements and the type and nature of probe molecules available are also discussed. Special emphasis is given to the revealing of the surface acid-base effect on the catalytic performance of MOFs.     

Enhancement of permittivity in P(VDF-CTFE)/metal–organic frameworks mixed matrix membranes

A novel family of mixed matrix membranes (MMMs) with the combination of ferroelectric fluropolymers matrix (P(VDF-CTFE)) and ferroelectric MOFs fillers ([NH₃(CH₂)₄NH₃][M(HCOO)₃]₂(MCo^II, Mg^II, and Mn^II), have been synthesized and characterized, including the morphology, structures, and dielectric properties. Dielectric measurements revealed that the permittivity of the composites improved notablely with the introduction of ferroelectric MOFs fillers, while the dielectric loss was comparable to that of the polymer matrix. And also, interestingly, the enhancement of permittivity evidently dependent on the quantity and dielectric behavior of MOFs fillers, which may be valuable to the dielectric regulation of the polymer/MOFs MMMs. In addition, two different preparation methods were adopted respectively, including blending and electrospinning-hot pressing. The comparison of the two preparation methods revealed that the blending MMMs exhibit higher permittivity and higher dielectric loss than that of the electrospinning-hot pressing MMMs. To our knowledge, this is a novel research of high-ε_r dielectric MMMs fabricated by ferroelectric MOFs and ferroelectric fluropolymers, and this work may provide a new perspective on the further research of high-κ dielectric MMMs and the industrial application of ferroelectric MOFs.     

纳米MOFs及其衍生物在超级电容器中的研究进展

金属有机框架（MOFs）材料因其大的比表面积、可调控的孔道结构和丰富的活性位点引起了国内外学者们的广泛关注。近年来MOFs基材料广泛应用于能量储存与转化领域,但大多数MOFs基材料的低稳定性和低导电性等缺陷限制了其实际应用。通过对MOFs基材料进行改性,如采用共轭度高的有机配体以增加MOFs材料的稳定性,或MOFs衍生物以提高其氧化还原活性位点和导电性,从而达到提高MOFs基电极材料的电化学性能。主要介绍了原始MOFs及其衍生材料如碳材料、金属氧化物、金属硫化物、金属氢氧化物和金属磷化物等在超级电容器电极材料中的最新研究进展。研究表明,多金属MOFs材料或多金属MOFs衍生物有利于提高电极材料的电化学性能,而导电MOFs材料或MOFs衍生物中的碳材料有利于提高电极材料的导电性。最后对MOFs基电极材料在电化学储能领域中的研究做出了展望,指出MOFs基材料的形貌、组分和导电性是未来研究的发展方向。