多孔氢键金属-有机框架材料对乙炔和二氧化碳的吸附分离

以腺嘌呤和溴化铜(氯化铜)为原料,采用慢扩散合成法,合成多孔氢键金属-有机框架材料MPM-1-Br和MPM-1-Cl。采用SEM、PXRD、TGA及比表面积分析等技术对材料进行综合表征,并测定了此二种同构多孔氢键金属-有机框架材料对乙炔和二氧化碳单组分气体的吸附等温线。实验结果表明,MPM-1-Br和MPM-1-Cl的比表面积分别为373 m^2·g^(-1)和417 m^2·g^(-1),且在<240℃的温度范围内有良好的稳定性;在298 K和总压100 kPa下,通过IAST理论计算得到其对C_2H_2/CO_2混合气体(体积比50:50)的吸附选择性分别达到了3.8和3.0,与HKUST-1(4.7)和UTSA-30(3.3)等金属-有机框架材料有相当的分离性能。

金属-有机框架材料在超级电容器中的优势和进展

金属-有机框架(Metal-organic framework,MOF)材料因其出色的比表面积、众多的活性位点、可调的孔径范围和灵活的框架结构,在气体分离、储能和催化等领域发挥着重要的作用.近年来,采用高表面积、永久孔隙以及包含固有的氧化还原活性位点的MOF材料作为超级电容器的电极材料引起了研究者们的关注.本文主要从MOF在超级电容器领域的研究出发,着重介绍了其性能和结构对超级电容器电化学性能的影响,阐述了关于MOF性能调控和结构设计的研究进展.首先,MOF的电导率是影响超级电容器能量密度和功率密度的一大关键性能,而其材料的特殊结构又直接影响了导电率.其次,MOF丰富的活性位点和可调的孔径尺寸等特点都为其导电性能的提升创造了条件.此外,MOF的结构稳定性与超级电容器的循环性能密切相关,稳定结构的构建是增强超级电容器循环性能的重要前提.最后,对MOF未来在超级电容器领域中的研究进行了展望,结构的调控仍然是这一领域的重要研究方向.

金属-有机框架材料在硅氢加成反应中的应用研究进展

硅氢加成反应是指在一定条件下含有硅氢键的化合物与含不饱和键的化合物进行的加成反应,是构筑C—Si键的重要反应之一,在有机硅工业中具有举足轻重的地位。该文综述了近年来金属-有机框架(MOFs)材料催化不饱和烃、羰基化合物和CO_(2)的硅氢加成反应的研究进展,并针对每一种反应底物进行系统地总结与评述,最后指出了MOFs材料用于催化硅氢加成反应存在的问题,并对其未来发展方向进行了展望。

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。

金属-有机框架材料结构设计及其对合成染料的吸附性能

金属-有机框架材料(MOFs)由于其巨大的比表面积、高孔隙率、有序的孔隙结构及优异的稳定性等特点,在诸多领域得到了广泛研究,其中在吸附/分离领域,特别是吸附水体中的合成染料方面展现出良好的应用前景。本文介绍了常见的MOFs作为多孔吸附材料的结构设计方法,重点分析了金属离子和配体的交换、有机配体的功能化修饰对MOFs的晶体结构、比表面积、孔容的影响,探讨了MOFs的结构设计与其吸附性能的关系,并探究MOFs对阳离子染料和阴离子染料的吸附机理,以此为基础,分析了MOFs对亚甲基蓝、罗丹明B等阳离子染料和刚果红、铬黑T等阴离子染料的吸附性能,最后总结了MOFs多孔吸附材料的技术优势及目前存在的问题,展望未来发展方向,以期对MOFs在合成染料高性能吸附领域的发展提高参考。

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。

金属-有机框架材料的制备与碳捕获进展

碳捕集与封存技术是实现“碳达峰”“碳中和”目标,应对全球气候变暖最有前途的方法之一。碳捕集与封存技术的核心之一就是吸附剂的合理选择。由金属离子节点和有机配体自组装合成的金属-有机框架材料被认为是新一代的理想吸附剂。结合双碳战略背景,综述了金属-有机框架材料在制备和碳捕获方面取得的研究成果,并展望了其未来的发展方向。

金属-有机框架物(MOFs)储氢材料研究进展

介绍了一种新型储氢材料——金属-有机框架物(Metal-organic framework,MOFs)。该材料具有许多优异的性能,如密度小、比表面积大、气孔率高等,并可通过组装来控制框架物的结构和孔径的大小,是一种具有发展前景的新型储氢材料。在总结、评述MOFs储氢材料制备、表征、储氢性能及其影响因素等研究进展的基础上提出了今后的研究重点和发展方向。

木材/金属-有机框架复合材料研究进展

金属-有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或团簇与有机配体组成的晶体材料,因其具有结构和功能多样性而备受关注。然而,MOFs的粉末结晶状态极大限制了其实际应用。木材作为一种天然多孔材料,具有有序的孔道结构、优良的力学性能和丰富的活性基团,是固定粉末状MOFs的理想载体。将MOFs与多孔木材复合构筑木材/MOFs复合材料,可实现MOFs功能特性与木材结构特点的有效结合,为拓展MOFs的应用潜力提供新途径。本文系统总结木材/MOFs复合材料的构筑策略,重点介绍木材/MOFs复合材料在液/气相吸附、催化、电化学储能等领域的最新应用进展,分析当前木材/MOFs复合材料研究中存在的问题以及未来的研究重点。

基于UiO-66-NH_(2)金属有机框架材料的固相萃取/高效液相色谱-串联质谱法测定饮料和配制酒中的新红

制备了一种新型固相萃取柱填料金属有机框架材料(MOFs)UiO-66-NH_(2),建立了固相萃取/高效液相色谱-串联质谱(SPE/HPLC-MS/MS)测定饮料和配制酒中新红的方法。通过扫描电子显微镜、红外光谱和氮气吸附-脱附等温线等手段表征材料的结构与吸附性能。采用Waters Atlantis^(TM) T3(150 mm×2.1 mm,3μm)色谱柱,以10 mmol/L乙酸铵水溶液和甲醇为流动相进行分离,多反应监测(MRM)模式进行质谱检测。结果表明,在最佳萃取条件下,新红在0.05~10 mg/L范围内呈良好的线性关系,相关系数(r^(2))为0.998,检出限(LOD)和定量下限(LOQ)分别为0.05 mg/L和0.15 mg/L。回收率为87.8%~107%,相对标准偏差(RSD,n=6)为1.9%~11%,表明该方法具有较好的准确度和精密度。开发的基于UiO-66-NH_(2)的固相萃取柱可作为一种高质量的吸附材料用于饮料和配制酒中新红的检测。

微环境调节提高金属-有机框架材料催化性能研究进展

综述了近年来通过微环境调节(MEM)提升金属-有机框架材料(MOFs)催化性能的研究进展。探讨了微环境调节在酶和均相催化中的重要性,总结了MOF基材料的组成特点及其作为微环境调节理想平台的主要优势:比表面积大、结构清晰、可裁剪性孔径可调。之后从控制物质传递、优化电荷转移路径、提高催化中心活性三个方面讨论了MOF基材料在催化过程中微环境调节的具体策略以及催化剂结构与性能的关系。基于目前微环境调控的研究现状,对MOFs基催化微环境工程目前面临的挑战和未来的发展方向进行了简要的展望。

金属-有机框架材料在废水脱色处理中的应用进展

合成染料的高毒性、难降解性等引发的环境问题受到广泛关注,因此开发新型废水处理脱色剂及高效脱色工艺对染料进行无害化处理是染料脱色领域的研究重点。金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是金属与有机配体通过配位键自组装而成的杂化晶态多孔材料,具有高孔隙、大比表面积、丰富的活性位点等结构优势,成为染料脱色研究的热点材料。本文根据废水中的染料脱色工艺分别综述了近年来MOFs作为吸附剂进行吸附脱色,MOFs作为漆酶载体进行生物降解脱色,MOFs作为催化剂进行光催化脱色,MOFs作为过硫酸盐活化剂进行高级氧化脱色,以及MOFs作为前驱物煅烧生成金属氧化物催化脱色等的研究进展。本文最后对MOFs在染料脱色领域的研究进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。

金属有机框架质子导体及其质子交换膜应用研究进展

质子交换膜(PEMs)在燃料电池中起到关键作用,它分离了阴极和阳极,提供了质子传输通道,阻隔了燃料在电池中的渗透。以Nafion为代表的全氟磺酸膜具有优异的化学稳定性、优异的热稳定性和较高的质子传导率,但也存在成本较高、高温下机械性能较差和质子传导率低,以及易降解等问题。金属有机框架结构(MOFs)具有孔隙率高、比表面积大和内部孔道可调控等优点,作为PEMs的潜在材料,直接用于质子导体或用于修饰、改进现有的离子型高分子PEMs,取得了一系列重要进展。本文综述了MOFs结构质子导体常见的四种质子传导方式,总结了MOFs在不同类型离子型聚合物的复合PEMs中的相关研究,并指出了MOFs质子导体在PEMs应用中存在的问题,为其进一步开发和应用提供参考。

金属-有机框架材料在液相催化化学制氢中的研究进展

金属-有机框架(MOFs)材料是由金属簇节点或金属离子与有机配体连接而成的典型的无机-有机杂合物,作为一类新兴的无机多孔晶态材料,MOFs因具有高度有序的多孔性、结构可裁剪性、高比表面积及灵活多变的骨架类型等优点而在工业合成、能源开发、环境治理和生物制药等领域展现出广阔的应用前景.本文从氢能源的开发利用出发,总结了近年来MOFs基纳米复合材料在催化化学制氢方面的研究进展.讨论了常见的含氢量高的化学储氢材料,包括氨硼烷、甲酸和水合肼等;催化材料主要有单一MOFs、MOF基贵金属和非贵金属复合材料及MOF基衍生材料等.最后,对MOF基复合材料在液相催化化学储氢中的应用前景进行了展望.

通过与氧化石墨烯复合增强金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了金属有机框架材料MOF(Ni)-74及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料MOF(Ni)-GO,并利用线性伏安扫描(LSV)等电化学方法在N_2饱和的0.5mol/L H_2SO_4溶液中对材料的电催化性能进行了检测。实验结果表明,GO的掺杂能显著提升金属有机框架材料MOF(Ni)-74的电催化活性。其中GO含量为8%时,所得复合材料表现出最好的电催化析氢活性,起始电势仅为-0.462V,塔菲尔斜率为110mV/dec,同时该材料也表现出很好的电化学稳定性。

基于熔体静电纺丝技术制备一种金属-有机骨架复合材料的方法

高性能金属-有机骨架(MOFs)复合材料是目前研究热点。文中首次采用熔体静电纺丝法制备了低密度聚乙烯(LDPE)纤维作为沉积MOFs晶体的衬底,并采用溶剂热合成法原位制备了负载锆基金属-有机骨架材料(UiO-66)的LDPE纤维复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)和热重分析(TG),对UiO-66@PE纤维复合材料的表面形貌和结构进行了表征。结果表明,UiO-66@PE复合纤维材料最佳制备温度是100℃,它是由UiO-66包裹的纤维态复合材料,且晶体较均匀负载于LDPE纤维表面,UiO-66晶体直径为190~900 nm;FT-IR分析表明UiO-66晶体与LDPE纤维之间没有化学作用;TG分析结果表明,相比基材LDPE,UiO-66@PE复合材料的热分解温度有所提高,能够达到425℃。

金属-有机框架材料的荧光探测应用进展

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体自组装而成的杂化多孔材料。极高的比表面积和孔隙率,组成和结构可调节等特点赋予该材料灵活的设计性和丰富的功能性。金属-有机框架材料的金属离子、有机配体和装载的客体分子等皆可作为发光中心,并能对离子或小分子产生特异性荧光响应,因此在荧光探测方面有广泛应用。本文主要综述了近年来金属-有机框架材料在荧光探测方向的研究进展以及应用前景。

镧系金属-有机框架材料作为荧光探针的研究进展

金属-有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)材料是由配位键将金属离子与有机配体连接而形成的结构有序的网状配合物,在离子交换、气体分离及存贮、催化、荧光传感及药物输送等领域具有重要的应用价值。利用具有荧光发射特性的MOFs与客体分子作用后荧光强度的变化,可实现对目标组分的定量检测,而仅依靠单一配体发光的MOFs,定量方法易受外界条件的干扰,会影响结果准确性。金属离子和有机配体的性质决定了MOFs的荧光特性,是该领域学者们研究的重点。镧系元素的三价离子(Ln)具有未被完全充满的4f电子层结构,其荧光性能独特,易与氧、氮原子配位,且可与有机配体配位形成具有特殊拓扑结构的高配位配合物。Ln与有机配体形成的镧系金属-有机框架(Ln-MOFs)材料除了具有结构有序、比表面积大的特点外,同时结合了有机配体和镧系元素二者的荧光特性,作为比率型荧光探针被广泛应用。选择不同的有机配体及镧系元素,可开发出对不同组分产生响应的Ln-MOFs。本文对近年来Ln-MOFs在阴、阳离子以及小分子的荧光检测及温度传感方面的研究进展进行了综述,并对其检测结果、检测机理及影响因素等进行了分析,然后对Ln-MOFs材料作为荧光探针的设计理念进行了总结,最后对Ln-MOFs研究中存在的问题进行了分析,并对其未来发展进行了展望。

三价金属-有机框架材料的性能

以硝酸铝、对苯二甲酸和二甲基甲酰胺为原料进行溶剂热反应合成三价金属-有机框架材料.通过X射线衍射、扫描电镜、热重-差热分析、红外光谱和比表面分析来表征合成材料的性能.研究表明:随着反应温度的提高,金属-有机框架材料的粒径增大.190℃反应合成的样品具有较大的粒径和比表面积,高温反应合成材料的框架结构更稳定.

金属-有机框架衍生中空超级结构的研究进展:合成与应用

金属-有机框架(MOF)衍生功能材料的合理设计对于其应用具有重要意义.以简单MOF衍生物为基本单元组装成中空超级结构(HSSs)是提升材料性能的有效策略.目前关于MOF衍生物的综合评述已有诸多报道,然而鲜少针对HSSs的构筑和应用.本文系统总结了MOF衍生HSSs相关研究的最新进展.首先,根据结构差异将MOF衍生HSSs分为5种类型;其次,总结了由MOF衍生物构建HSSs的策略,着重阐述如何设计MOF前驱体和选择转化条件;随后,展示了MOF衍生HSSs在能源和催化相关领域的一些应用;最后,提出了MOF衍生HSSs研究领域所面临的挑战和机遇,旨在为MOF衍生材料的结构设计和性能强化提供一些思路.