金属有机框架材料(MOFs)的电子束辐射稳定性

本研究在不同气氛(空气、氮气)、分散液(水、甲醇、乙醇)以及不同剂量条件下对4种典型的金属有机框架材料(MOFs)(MIL-101(Cr)、ZIF-8、UiO-66和UiO-66-NH2)进行了电子束辐照处理。通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射谱和扫描电子显微镜等方法对MOFs材料在辐照前后的化学组成、晶体结构和表面形貌进行表征。结果表明,上述4种MOFs材料在高于5000 kGy的剂量辐照后,其相应的红外特征峰、衍射峰和表面形貌特征均未产生显著变化,表现出了良好的辐射稳定性。这为MOFs材料在辐射环境下的进一步应用提供了研究基础。

高效光催化金属有机框架(MOFs)的构筑策略

面对全球能源短缺和环境污染等问题,发展绿色、可持续的能源来替代传统的化石能源成为迫切需求.太阳能作为一种清洁可再生能源,其有效转化与利用受到了广泛关注.光催化将太阳能转化为化学能,其核心是新型高效的光催化材料.金属有机框架材料(MOFs),是一类由金属或金属节点与多齿有机配体相互连接而成的微介孔材料,具有独特的组成结构和特性,有望成为有应用前景的光催化材料.目前已有一些关于MOFs基光催化的综述,但考虑到该领域在过去几年迅速发展,为了研发高效的MOFs基光催化材料,非常有必要对已经报道的用于提高MOFs基光催化剂性能的策略进行总结.本综述重点总结了已报道的通过调控MOFs基材料的组成和结构的策略来提升其光催化性能的最新研究进展.首先,简要介绍了MOFs基材料的结构特点及其在光催化领域应用的优势,阐述了MOFs基材料光催化的基本原理,提出了影响其光催化性能的关键因素,包括光吸收能力、光生载流子的分离和迁移以及催化活性位点.其次,阐明不同结构调控策略通过优化关键因素进而提高光催化性能的原理,具体包括MOFs基材料中金属掺杂、配体功能化、超薄二维材料构筑以及缺陷工程策略.然后,通过总结典型案例,详细讨论了上述策略如何通过调控MOFs基材料的组成和结构来优化关键因素,从而提高MOFs基材料的光催化性能.最后,针对MOFs基材料光催化所面临的机遇、挑战及其发展趋势提出展望:(1)影响MOFs基光催化剂效率的因素是多方面的,因此将不同策略相结合有利于更好地提高MOFs基光催化剂的性能.除了本文总结的四种构筑策略,最近其它一些关于提升MOFs基材料光催化性能的结构调控策略也有零星报道,如微环境调控、晶面工程等,也值得进一步关注.(2)与无机半导体光催化剂相比,MOFs基材料的结构稳定性较差,因此应特别注意其在光催化条件下的稳定性,特别是MOFs基材料在水中的反应体系.(3)先进原位表征技术的发展和理论研究的深化对于高效MOF基光催化系统的设计及机理研究至关重要.(4)MOFs基材料的多功能性可以使其作为光诱导一锅多步反应的多功能催化材料,应大力开展研究.综上,本文系统地总结了通过调控MOFs基材料的组成和结构从而达到提升其光催化性能的不同策略,并就MOFs基材料光催化所面临的机遇、挑战及其发展趋势提出展望.希望本文能够为深入了解MOFs基光催化体系中组成-结构-性能关系以及从原子水平来设计研发高效的MOFs基光催化剂提供参考.

金属有机框架化合物(MOFs)在水、食品以及化妆品检测中的应用进展

样品前处理是整个分析检测过程的重要环节,开发高效、绿色化的前处理技术是目前的研究趋势。近年来,金属有机框架化合物(MOFs)凭借其优异的物理化学性质(高比表面积、均匀的孔腔、良好的热稳定性以及高孔隙率)作为固相萃取(SPE)吸附材料,在绿色化学检测(GAC)领域得到了广泛的应用。综述了近年来MOFs作为固相萃取吸附剂,检测水、食品以及化妆品中有害物质样品前处理研究进展,以期为这些领域相关的科研人员和检测人员提供新的思路。

金属有机框架材料在骨组织工程和骨科疾病治疗中的多重应用

背景:金属有机框架材料因其可调节的孔隙率、较大的表面积、生物相容性良好和结构多样等独特的性质在骨组织工程和骨疾病治疗中展现出巨大的应用前景。目的:综述金属有机框架材料在骨修复、关节炎、骨感染和骨肿瘤中的研究进展、运用及优缺点,为后续研究提供参考及策略。方法:检索Web of science、Pub Med和中国知网数据库,英文检索词为“Metal-Organic Frameworks,MOFs,Orthopedics,Bone Repair,Bone Regeneration,Orthopaedic Applications,Bone Tissue Engineering,Bone Infection,Arthritis,Bone Tumor,Osteosarcoma”,中文检索词为“金属有机框架,骨科,骨修复,骨再生,骨科应用,骨组织工程,骨感染,关节炎,骨肿瘤,骨肉瘤”,检索了2015-2023年的相关文献。根据纳入与排除标准对所有文献进行初筛后,最终纳入72篇文章进行综述。结果与结论:(1)在促进骨修复过程中,金属有机框架材料中的金属离子中心能够激活相应信号通路,从而通过促进成骨基因的表达、抑制破骨细胞、促进血管生成、加速骨矿化进程4个方面促进成骨,因此,以钙、锶、钴、铜和镁离子等金属离子作为金属中心的金属有机框架材料在改善骨缺损植入物的性能方面具有很大潜力。(2)以锌/钴金属有机框架为代表的金属有机框架材料能发挥类细胞保护酶的活性,清除活性氧,促进软骨再生,与天然酶相比具有不易失活和更好的稳定性等优势。(3)锌基金属有机框架材料凭借宽带隙、光生载流子的有效分离迁移以及高稳定性的特点,在光催化领域表现出色,广泛用于细菌及肿瘤细胞的杀灭。(4)双金属金属有机框架材料由于额外金属的掺杂,导致结构性能发生优化而具有关键优势,例如锌/镁金属有机框架74具有更高的稳定性进而实现持续抗菌,钽/锆金属有机框架光吸收能力及光催化效率的增加,成为了放疗增敏剂。(5)然而,金属有机框架材料在临床应用中仍面临诸如药物释放的不确定性、生物体内安全性及长期存在可能诱发的免疫反应等挑战.

基于手性有机框架材料制备气相色谱固定相的研究进展

对映异构体通常具有不同的药理学、毒理学和生理学性质,获得单一手性化合物对人类健康和环境的可持续发展均具有重要意义。目前,色谱是分离对映异构体的主要方式之一,色谱分离的关键在于固定相的选择。有机框架材料作为一类新兴的结晶多孔材料,具有结构高度有序、孔隙丰富、孔结构和尺寸可调及易于功能化等优点,在对映异构体的色谱分离方面受到广泛关注。通过后修饰或自下而上的合成策略,一系列具有高结晶度和丰富手性识别位点的有机框架材料已经被成功研制。基于动态涂覆或原位生长等方法,手性有机框架材料可被成功固定于气相色谱柱的内表面,从而实现多种对映异构体混合物的高分辨分离;与商用手性色谱柱相比,部分自制的手性有机框架材料色谱柱具有更优异的选择因子和分离度。本文首先介绍了有机框架材料在分离领域所展现出的优势,之后分别论述了手性有机框架材料的合成方式、相应色谱固定相的制备方法及手性有机框架材料对对映异构体的分离性能,最后总结了手性有机框架材料在未来手性材料领域的突出优势和面临的挑战。

金属-有机框架材料在生物传感领域的应用

近年来,随着纳米技术的发展,金属纳米材料在提高传感器性能方面发挥着重要作用。金属-有机框架材料作为一种新型的晶态多孔材料,与传统的配位聚合物相比,具有孔隙率高、低密度、比表面大、热稳定性强以及金属位点多等优点,已在气体吸附与分离、催化、荧光检测、药物传输等方面得到了广泛应用。总结了近几年来已报道的基于金属-有机框架材料构建的生物传感器,并介绍了它们在医学检验、环境检测、食品安全检测等领域的应用。

应变调控对PEMFC金属有机框架电极活性的影响

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有结构简单、能源转化率高效、产物清洁等优点,但较高的贵金属催化剂成本以及耐用性等问题阻碍了其商业化应用。采用第一性原理计算方法,构建一种氧配位的金属有机框架(MOF)模型,分别研究x方向和y方向不同应变程度对铁基MOF中心原子氧还原催化活性的影响。沿宽度y轴方向压缩应变2%到拉伸应变4%的范围内,应变对Fe-O-MOF的催化活性有较大的调节作用。沿金属原子结构长度x轴方向在压缩应变2%到拉伸应变6%的范围内,应变对Fe-O-MOF的催化活性有较大的调节作用。

一种新型天冬氨酸基金属-有机框架材料的设计、合成及性能

手性金属-有机框架材料(CMOFs)因具有可调的多孔结构和独特的手性环境,在拆分手性分子的对映异构体方面受到广泛关注。本文以L-天冬氨酸二甲酯和萘-1,5-二磺酰氯分别作为手性源和桥联体,设计合成了一种含有4个羧酸配位基团的柔性手性桥联配体(H_(4)L),并将H4L与4,4′-联吡啶(bpy)和金属镍离子(Ni^(2+))通过溶剂热反应共同组装了一种新颖的三维手性金属-有机框架材料[Ni_(2)(H_(2)L)_(2)(bpy)_(3)·(H_(2)O)_(2)](CMOF-1)。手性吸附实验显示:CMOF-1能够优先地识别和吸附1-苯基乙醇的S-构型的异构体,获得对映体过剩率(Enantiomeric excess,ee)为51%的手性1-苯基乙醇,CMOF-1为一种具有应用潜力的手性吸附剂。

锆基卟啉金属有机框架的合成和性质研究

卟啉广泛存在于自然界,因其优异的光物理和电化学性能而备受关注.然而,卟啉的不稳定性、自猝灭和水溶性差等固有缺陷限制了它在生物学领域的应用.近年来,在金属有机框架(MOFs)中引入卟啉分子或利用卟啉作为有机连接剂构建卟啉金属有机框架(PMOFs)成为研究焦点.PMOFs既可以克服卟啉的局限性,又兼具卟啉与MOFs各自的独特性.文章通过改变反应条件,合成了3种不同形貌特征的锆基卟啉金属有机框架PCN-224,这种材料不仅保持了卟啉在红光照射下产生单线态氧(^(1)O_(2))的特点,还可作为药物载体,为PMOFs的结构调控和生物学应用提供了新思路.

手性金属-有机框架的合成及应用研究进展

近二十年来,手性金属-有机框架(CMOFs)作为手性超分子化合物的重要代表得到了越来越多的关注,其高孔隙率、功能多样性、可修饰性以及尺寸和形状选择性,在对映体分离和手性催化方面具有重要的应用价值。本文简要综述了CMOFs的合成方法,对近年来CMOFs在不对称催化、手性分离、手性分子识别和手性铁电体等方面的研究进展进行了讨论,最后对该类材料的发展前景做了展望。

手性金属有机框架材料NH_(2)-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖的液相色谱拆分性能研究

金属有机框架材料(MOFs)因其具有特殊的拓扑结构、规则的单元排列、特定的孔道形状及尺寸、孔道结构及性质可调、表面可修饰等特点,被广泛应用于催化、分离和非线性光学等领域,其在手性分离分析领域也展现出其独特的应用价值。通过溶剂热法合成非手性MOFs(NH_(2)-MIL-53(Al)),再用D-(+)-葡萄糖对其进行手性修饰,最终合成了手性MOFs(NH_(2)-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖)。采用“网包法”制备了NH_(2)-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖固定相用于高效液相色谱(HPLC)手性柱,对其拆分能力进行考察。实验结果表明:NH_(2)-MIL-53(Al)-D-(+)-葡萄糖色谱柱拆分开了15种手性化合物和2种苯系位置异构体,其中共9个手性化合物和2种苯系位置异构体实现基线分离,且色谱柱具有良好的重复性,表明其分离效果良好。

镉基同手性双配体金属有机框架高效液相色谱柱拆分手性物质安息香

论文采用一锅法合成了以镉为中心离子,与L-苏氨酸,4,4-联吡啶为双配体并使之原位生长在高效液相色谱((HPLC,High performance liquid chromatography))硅珠(SiO_(2))表面的同手性金属有机框架复合材料Cd-HMOF@SiO_(2),所得复合材料Cd-HMOF@SiO_(2)通过扫描电镜、傅里叶红外光谱和圆二色光谱进行表征,证明了Cd-HMOF@SiO_(2)的成功合成。将Cd-HMOF@SiO_(2)填充成高效液相色谱手性固定相(CSP,Chiral stationary phase),对手性药物安息香进行了拆分条件优化,分别进行了流动相比例、流动相流速、重现性、线性范围和线性相关性探究,安息香两对映体在最佳分离条件下分离度R为3.84,最大分离度R可达4.90。

金属有机框架(MOFs)材料在生物富集中的应用

与传统无机多孔材料相比,金属-有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料孔径可调,具有更高的孔隙率,更大的比表面积,多样化的结构及功能等特点,因而已经被广泛应用于传感器、催化剂、气体吸附与分离、药物载体及控释等领域中。本文主要综述MOFs材料在生物富集中的应用,根据不同的富集机理,分别对低丰度肽、磷酸化肽和糖肽进行富集研究进展。在预富集过程中,总结了已应用的MOFs材料的种类和所具有的功能及其展现出的富集性能。

金属有机框架（MOFs）材料电催化还原CO2研究进展

电催化还原CO2转化为清洁能源或有用的化学品被认为是减排CO2的一种有效方式。金属有机框架(MOFs)材料由于分散的金属中心和可调的化学结构等特点而被广泛应用于电催化领域。综述了MOFs材料用于电催化还原CO2的研究进展,对比了近年来MOFs材料及其衍生物电催化CO2化学转化的效率及产物选择性,并对MOFs材料作为电催化材料的应用前景进行了展望。

多糖/金属有机框架(MOFs)复合气凝胶的制备及应用进展

气凝胶材料是一类具有三维纳米结构的多孔材料,在航空航天、石油化工、环保工程、建筑工程、化学催化、医药卫生等领域表现出广泛的应用价值,自问世以来一直深受人们的关注。由纤维素、壳聚糖、海藻酸等多糖制备得到的气凝胶材料不仅能够保持传统气凝胶高孔隙率、大比表面积、低密度的特点,还具备了天然高分子可再生、可降解、生物兼容性好的优点,成为了当前的热门材料之一。金属有机框架(MOFs)是一类由金属节点以及有机配体通过配位作用组装形成的多孔框架材料,在吸附、催化、传感、载药等领域都表现出巨大的应用潜力。随着对材料应用功能、加工性能、循环使用性能等要求的提升,近年来人们对多糖/MOFs复合气凝胶材料的研究兴趣逐渐高涨。自2016年第一例纤维素纳米晶/MOFs复合气凝胶材料被报道以来,研究人员尝试了多种不同的多糖以及MOFs组合,制备了不同类型的多糖/MOFs复合气凝胶材料,并探索了它们在不同领域的应用。本文首先总结了多糖/MOFs复合气凝胶材料的三种常见制备策略:(1)将预先制备好的MOFs与多糖直接混合制备复合气凝胶;(2)在多糖分子表面原位生成MOFs之后再制备复合气凝胶;(3)在已制备好的多糖气凝胶中原位生成MOFs再制备复合气凝胶。通过相应的实例详细介绍了这些制备方法的特点,然后分别介绍了多糖/MOFs复合气凝胶材料在不同领域中的应用情况,最后针对当前该领域研究存在的不足以及面临的问题提出了解决方法并展望了未来可能的发展方向。

用于CO_2捕集的金属有机框架(MOFs)材料改性研究进展

CO_2作为全球变暖和气候变化的主要责任者,它的减排刻不容缓.多孔材料吸附被认为是目前最具潜力的CO_2捕集方法之一.在众多多孔吸附剂中,金属有机框架(MOFs)材料因高孔率、可调性等特点在气体捕集方面具有显著优势.本文综述了MOFs材料用于CO_2捕集的研究进展,阐述了为提高CO_2吸附容量与吸附选择性的MOFs材料的多种改性方法.简单介绍了MOFs材料的循环再生性以及在CO_2吸附过程中抗杂质气体的稳定性,并对MOFs材料作为吸附剂应用于实际气源的前景进行了展望.

MOFs膜在离子分离中的应用研究进展

金属有机框架(MOFs)材料在膜技术领域受到的关注日益增长,其规则且高度可调的亚纳米尺寸孔道结构、高孔隙率以及官能化修饰的灵活性,使MOFs膜在精细化离子筛分方面表现出良好的应用潜力。近年来,离子在MOFs多晶膜、MOFs混合基质膜和MOFs通道膜体系内的选择性传输行为相继被报道,基于MOFs材料的结构-性能关系,通过可控设计以优化膜的选择性和稳定性取得了诸多进展。系统地梳理了上述MOFs膜的制备、离子选择性分离机理和优化思路,对比分析了其各自的特点和实际应用面临的挑战,基于此,提出MOFs膜在离子分离领域的潜在发展方向。

PDMS/Cu-MOFs超疏水织物的制备及性能

以三水合硝酸铜和和1,3,5-苯羧酸为前驱体,在棉织物表面原位生长铜基金属有机框架(Cu-MOFs),赋予棉织物表面一定的粗糙结构,同时借助聚二甲基硅氧烷(PDMS)的疏水整理,制备了具有优异的油水分离能力的超疏水织物。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)等对超疏水棉织物表面形貌、结构及组成进行表征,并进行相关性能测试。结果显示:超疏水棉织物不仅具有出色的抗紫外性能,同时也具有良好的自清洁和油水分离性能。在油水分离测试中,对不同种类的油的分离效率均能达到95%以上。

金属有机框架材料纳米载体的制备及其在农药缓控释中的研究进展

乳油、可湿性粉剂等传统农药剂型存在有效成分释放不可控、持效期短、生物活性低、利用率低等缺点。近年来,纳米技术已广泛用于农业领域,而基于金属有机框架材料(MOFs)的纳米农药具有粒径小、比表面积大、黏附力强、靶向运输和可控释放等特性,为实现农药的精准施放,延长农药持效期,提高农药的利用率提供了新的解决方案。本文介绍了水热/溶剂热法、一锅法、溶胶凝胶法等常用的MOFs纳米载体制备方法,总结了MOFs纳米载体的功能化修饰策略,包括调节策略、后合成策略和复合体修饰策略,重点阐述了基于MOFs纳米复合材料对杀菌剂、杀虫剂和植物生长调节剂的缓控释应用。最后,对MOFs纳米农药载体存在的问题和发展趋势进行了展望,以期为后续的相关研究提供参考。

金属有机框架(MOF)材料及其在新型缓控释肥料中的应用

缓控释肥料养分的释放因能更好地与作物需求相匹配而使得养分利用率高,是提升养分利用率的重要手段之一,而金属有机框架(metal organic frameworks,MOF)为新型缓控释肥料的研发提供了新的思路。MOF是一种基于分子设计的新型团簇功能多孔化合物,具有比表面积大、孔隙率高、构型多样及结构可调控等优点,在化学、材料、医学、生物传感等领域得到广泛应用,现在也开始应用于农业。本文根据MOF的组成结构、功能特点和合成方法,探讨了MOF应用于新型缓控释肥料的特点和进展,进而阐述了MOF类新型缓控释肥料未来的发展方向,可根据作物对养分的需求从分子层面定向设计引入特定营养元素,为缓控释肥料的研制提供新的技术支撑。