易剥离镍基二维金属-有机框架晶态材料的制备、结构及表征

二维金属-有机框架纳米片是一类新兴的二维材料,其与块体材料相比具有更多可暴露的活性位点、快速的质子或电子传递等优点。制备易剥离的二维金属-有机框架纳米片的前驱体,即二维金属‐有机框架晶态材料是当前的一大挑战。以廉价且毒性较小的乙醇为反应介质、均苯三甲酸和N-基咪唑为共同配体,通过简单的一锅法制备了结构新颖的镍基二维金属-有机框架晶态材料Ni(C_(9)H_(3)O_(6))(C_(4)H_(6)N_(2))_(2)·0.6(C_(2)H_(5)OH)(1)和Ni_(3)(C_(9)H_(3)O_(6))_(3)(C_(5)H_(8)N_(2))_(6)·3.25(C_(2)H_(5)OH)(2),并对其进行了相关表征和剥离。实验中采用的反应介质乙醇毒性小、价格低廉、对环境污染性小且可循环利用,符合绿色化学的发展要求。该制备方法可为设计合成易剥离二维金属‐有机框架晶态材料提供借鉴。

基于5-氨基烟酸的锰金属有机框架的合成、结构及荧光传感性质

室温下,通过溶液法将5-氨基烟酸(5-Hana)与MnCl_(2)反应,成功合成了一例新的三维Mn(II)金属有机框架[Mn_(2)(5-ana)_(4)(H_(2)O)]n(命名为Mn-MOF)。通过X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、元素分析、红外光谱、热重分析、紫外-可见光谱和荧光光谱法对配合物的结构和性质进行表征。结构分析表明,配合物属单斜晶系,具有双节点(2,8)-c配位网络结构,其中[Mn_(2)(CO_(2))_(2)(H_(2)O)]二聚单元作为8-连接节点,5-ana-配体作为2-连接节点。分子范德瓦耳斯表面静电势(ESP)分析表明,5-ana-配体的第一反应位点在羧基氧原子附近,ESP最小值为-143.37 kcal·mol^(-1),第二和第三反应位点分别位于吡啶环和氨基氮原子附近。Mn-MOF常温下具有良好的热稳定性。荧光光谱测试显示配合物在256 nm光激发下的最大发射波长为402 nm。更重要的是,Mn-MOF可以通过荧光猝灭实现对Fe^(3+)的选择性识别,且猝灭效率达到98.71%,可作为潜在的荧光探针分析水溶液中的Fe^(3+)。

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-有机框架抗菌材料的研究进展

金属-有机框架(MOFs)具有结构可调、丰富的金属活性位点等特性,作为抗菌材料引起了学者们的广泛关注。介绍了MOFs的抗菌机理,总结了MOFs及其与金属纳米颗粒、抗生素、膜、纤维、凝胶复合抗菌材料的应用研究现状,指出了MOFs抗菌材料的研究方向。

磁性金属-有机框架复合材料作为抗癌药物载体的研究进展

金属-有机框架(MOFs)凭借其高孔隙率和大比表面积所带来的载药空间,成为药物递送领域研究的热点。近年来,兴起了一种新型磁性框架复合材料(MFCs),MFCs保留了MOFs的载药率和生物安全性较高的性能,同时增加了磁靶向和磁热疗性能。本文对MFCs的制备方法、种类、作为抗癌药物载体的特点以及药物递送时的作用方式进行综述,并对MFCs在实际应用中面临的挑战进行总结,以期为未来的研究工作提供参考依据。

锰基金属有机框架材料{[Mn_(2)(ina)_(4)(H_(2)O)_(2)]·2EtOH}_(n)的电子结构、磁性和吸附性能的理论研究

本文采用密度泛函理论研究了锰基金属有机框架(Mn-MOF)材料{[Mn_(2)(ina)_(4)(H_(2)O)_(2)]·2EtOH}_(n)的电子性质,磁学性质及吸附二氧化碳的性能,结果表明:该Mn-MOF材料是一种反铁磁耦合材料,其高的CO_(2)结合亲和力主要归因于CO_(2)(作为Lewis碱的氧孤对电子)到不饱和金属位点(Lewis酸)的较高电荷转移.本文也对实验中报道的对CO_(2)/N_(2)烟气混合物有高选择性CO_(2)吸附能力进行了验证,理论计算值与实验值有着很好的一致性.

金属-有机框架材料催化析氧反应的研究进展

面对日益严峻的环境问题,我国提出了“碳中和、碳达峰”的宏伟目标,清洁能源是实现双碳目标的有效手段之一。电解水制氢是一种制备清洁能源的重要方法,然而,电解水过程中析氧反应的缓慢动力学和较高过电位是妨碍水裂解效率的关键因素。金属–有机骨架材料(metalorganic framework,MOF)由于其规整的微观结构、较大的比表面积和可调的孔径等优点,被认为是电解水制氢的优异催化剂。综述了MOF材料用于催化析氧反应的最新研究进展,分析了该类材料的设计策略和催化机制。系统归纳了MOF基催化剂的各种调制策略,包括结晶度调制、电子调制、缺陷调制以及形态调制,并且对MOF材料作为析氧反应催化剂面临的挑战和机遇做出了展望。

基于金属有机框架材料ZIF-8纳米酶酶解全蝎蛋白研究

实验研究金属-有机框架材料水解纳米酶对动物药全蝎蛋白的酶解作用。首先从5种有机框架纳米材料中选出酶解效果最好的水解纳米酶,然后选用已知蛋白牛血清白蛋白(BSA)检测有机框架纳米材料是否具有蛋白酶样活性,并对其酶解工艺进行优化。通过比较5种有机框架纳米材料对全蝎蛋白的酶解效果,得出金属-有机框架纳米复合材料ZIF-8对全蝎蛋白的酶解效果最好。通过对比考察材料用量和酶解时间对酶解结果的影响,得出了最佳反应条件,6 mg的ZIF-8在60℃条件下反应15min的酶解效果最好。综上所述,ZIF-8作为纳米酶酶解过程快速简便,有望用于全蝎蛋白的水解。

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。

铁基金属-有机框架材料电催化析氧性能的研究进展

电催化水分解技术被认为是一种实现可再生能源的重要手段,可以分为阳极析氧反应和阴极析氢反应,而金属-有机框架材料被广泛应用于电催化析氧反应领域。铁作为过渡金属具有独特的电子结构和最大化金属利用率的优点,铁基金属-有机框架材料在电催化水分解反应中表现出良好的应用前景。综述了铁基金属-有机框架材料在电催化水分解中的最新研究进展,并对其衍生材料的制备方法及其微观结构对催化活性、稳定性和析氧能力的影响做了介绍。最后,提出了高性能电催化析氧反应催化剂的设计策略,并对其在电催化析氧领域的应用前景进行了展望。

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。

金属-有机框架材料在抗生素类兽药残留分析中的应用研究

金属-有机框架材料(MOFs)在兽药抗生素分析领域的应用现状呈现出蓬勃发展的态势。MOFs在兽药抗生素的分离纯化、检测以及样品预处理等方面展现出了显著的优势。在分离纯化方面,MOFs能够通过其可调控的孔道结构和表面官能团实现对兽药抗生素的高效分离。在检测方面,MOFs作为荧光探针或电化学传感器在兽药抗生素分析中发挥了重要作用。通过引入荧光基团或电化学活性基团,MOFs能够实现对兽药抗生素的特异性识别和响应。MOFs在兽药抗生素样品预处理中也发挥了重要作用。通过吸附、富集和去除干扰物质等步骤,MOFs能够显著提高样品的纯净度和分析效率。这有助于减少后续分析的复杂性和误差,提高分析的准确性和可靠性。MOFs有望在兽药抗生素的监管、环境保护和食品安全等领域发挥更加重要的作用。

导电金属有机框架Co-HHTP/石墨烯复合材料的制备及其储锂性能

由四水合醋酸钴提供金属离子,2,3,6,7,10,11-六羟基三苯作为有机配体,水和N,N-二甲基甲酰胺混合溶液作为溶剂,采用液相合成法制备钴基导电金属有机框架Co-HHTP,随后与石墨烯超声混合后,得到Co-HTTP/G复合材料。探究了此复合材料的结构性质和作为锂离子电池负极的电化学性能。由X射线衍射、红外光谱仪、扫描电子显微镜以及电化学测试结果表明:当Co-HTTP/G作为负极时,表现出良好的循环稳定性以及较高的可逆比容量(在100 mA·g^(-1)下100圈后可逆比容量为1025 mAh·g^(-1))。

掺杂银纳米粒子的钴基金属-有机框架纳米复合材料对土霉素的光催化降解

目的:采用超声还原法制备银纳米颗粒-羽片外壳ZIF-67纳米复合材料(Ag-ZIF-67p),测定土霉素(OTC)降解效果,探究其光催化性能。方法:采用超声法制备具有较大比表面积的羽片外壳的ZIF-67p,通过还原金属前驱体AgNO_(3),将纳米尺度Ag粒子负载到ZIF-67外壳羽片上得到Ag-ZIF-67p复合材料。通过SEM、TEM、XRD、XPS等对材料进行表征,光度法探究不同条件下复合材料对OTC的降解效果。结果:由于ZIF-67大孔隙率和表面积的协同特性以及Ag纳米颗粒的高导电性和优异的催化活性,对土霉素降解具有协同催化作用。结论:Ag-ZIF-67p可作为高效降解土霉素的催化材料。

金属有机框架复合材料对放射性碘的吸附机制研究进展

【目的】以金属有机框架(metal-organic framework,MOF)复合材料作为吸附剂高效吸附核电站运行、核燃料后处理、核医学过程以及核事故等所泄漏的放射性碘,研究MOF复合材料对放射性碘的吸附机制,消除环境中的放射性碘污染。【研究现状】综述了近年来MOF复合材料吸附放射性碘的基于化学反应、强化MOF空间结构和电子转移的吸附机制。MOF中掺杂银、铜和铋金属或金属氧化物生成的MOF复合材料具有较大的接触面积和较多的活性位点,铋掺杂MOF复合材料对气态I_(2)的吸附性能最优。在MOF复合材料中掺杂多孔材料能增大孔隙体积;高温热解MOF复合材料使得活性位点均匀分布并提高利用率;在MOF复合材料中嵌合纳米复合膜或离子液体能够与吸附物充分接触,回收性和重复利用性好;改变MOF的金属节点或共轭同类MOF衍生出的MOF复合材料,可增强对放射性碘的物理吸附性能。MOF复合材料可以经过碳化作用增强与放射性碘的电荷转移作用,I_(2)能以络合物的形式吸附在MOF复合材料的活性位点上。【结论与展望】虽然对MOF复合材料对放射性碘的吸附机制的研究取得重要进展,但仍然面临着吸附容量小、吸附速率慢、回收利用性差及活性位点利用率低等问题。提出应进一步研究铋掺杂MOF复合材料,探究在高温条件下对放射性碘的吸附机制,采取适当措施减少金属掺杂MOF复合材料对环境的二次污染。

金属有机框架材料用于光催化CO_(2)还原的研究进展

CO_(2)光催化还原转化为有价值的碳氢燃料和化工原料是达成“碳中和”目标的重要途径。金属有机框架材料(MOFs)是一种由有机配位体和金属离子或团簇通过配位键形成的有机-无机杂化材料,具有超高的比表面积、可调的孔结构,并易于功能化修饰,在CO_(2)光催化还原反应中展现出良好的应用前景。总结了基于MOFs的新型功能材料绿色光催化CO_(2)还原的最新研究进展,探讨了改性及功能化MOFs材料及MOFs衍生物的光催化CO_(2)还原反应机理,并从理化特性上分析了材料性能优势的成因。总结了提高光催化还原CO_(2)反应的活性和选择性的策略。在此基础上,对这类新型催化剂面临的主要问题和未来发展进行了总结与展望。

织物基金属有机框架复合材料的制备及应用研究进展

金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)材料作为第三代多孔材料,因其高比表面积、高稳定性、化学可调性等功能特性而备受关注,尤其在各种轻质和柔性基材上负载应用成为该领域的热点研究方向。本文综述了纺织基材作为载体,负载MOFs的进展,对以溶剂热法、逐层生长法、喷涂打印法等构建织物基MOFs复合材料的方式进行阐述,且根据制备方式的差异性指出不同制备方式的应用场景;归纳了该类材料的复合机理;针对复合材料的使用耐久性总结了现有增强MOFs与基底材料结合牢固性的方法,并介绍了该类复合材料在超疏水自清洁、自消毒纺织品等领域应用的最新研究成果。最后指出织物基MOFs复合材料的大规模生产方式以及在现实环境条件下的耐久性是迈向广泛应用的关键步骤,其更多的一体化功能是未来研究的重点方向。

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。

Fe^(3+)协同Ni基金属-有机框架提升电催化析氧反应活性的研究

采用溶剂热法合成了金属-有机框架材料(phen-Ni),然后通过掺杂异金属Fe^(3+)制备了Fe@phen-Ni电催化剂。利用X射线单晶衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对催化剂的物相、形貌及各成分化学状态进行表征。利用线性扫描伏安法(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)等研究了Fe@phen-Ni催化剂的电催化析氧(OER)性能。结果表明,当电流密度为10mA/cm^(2)时,Fe@phen-Ni的OER过电位为333mV,与phen-Ni相比显示出更优异的OER催化活性。Fe@phen-Ni电催化活性的提高归因于Fe^(3+)的引入,这不仅增加了电催化剂的活性位点,而且由于Fe^(3+)和Ni^(2+)的协同作用,促进了电子转移,从而提高了电催化活性。该工作不仅证实了异金属离子的掺杂有利于提高电催化析氧活性,而且为基于金属-有机框架材料制备电化学OER催化剂提供了新的思路。

卤化物钙钛矿与金属有机框架复合材料合成及其在光电领域研究进展

卤化物钙钛矿(Perovskite)材料凭借其卓越的光电性能,在光电材料领域展现出非凡的应用潜力。然而,其固有的不稳定性在一定程度上限制了其应用。近年来,利用金属有机框架(Metal-organic frameworks,MOFs)封装卤化物钙钛矿形成的新型复合材料愈发受到关注。这种封装策略不仅能显著提升其在湿度、温度和光照等条件下的稳定性,还能赋予其独特的性能优势。本文综述了钙钛矿与金属有机框架复合材料(PeMOFs)在光电转换领域的最新功能和应用。首先详细阐明了PeMOF的制备策略及研究进展;进而介绍了MOF在PeMOF中起到的独特作用;最后,总结PeMOF在太阳能电池、光催化、传感器、发光二极管、荧光防伪与信息加密、辐射防护与监测等领域的最新研究成果,并对该领域未来的发展方向和应用前景进行了展望。