稀土基金属有机框架材料的制备及其对Pb^(2+)的电化学检测

室温下以硝酸钬为金属源,均苯三甲酸为有机配体,通过--步共混法制备出形貌均一的棒状稀土基金属有机框架材料(Ho-MOF),在玻碳电极基底上,采用两步滴涂法制备Ho-MOF-NIP复合修饰电极,成功构建了用于检测Pb^(2+)的电化学传感器(Ho-MOF-NIP/GCE)。采用差分脉冲阳极溶出伏安法(DPASV)研究了Pb^(2+)在该修饰电极上的电化学行为。实验结果表明:该电极对Pb2的检测灵敏度显著提升,在0.1~1 mmol.LI范围内,氧化峰电流值与Pb^(2+)的浓度呈现良好的线性关系,检测限为7 pumol.L'(S/N=3),该方法可用于水样中Pb^(2+)的快速检测。

锆基金属有机框架复合膜在水处理中的应用

锆基金属有机框架(Zr-MOFs)复合膜具有良好的渗透性和抗污染性,被广泛应用于水处理领域。了解Zr-MOFs复合膜在水处理应用中的研究现状,对拓展Zr-MOFs膜的实际应用具有重要意义。鉴此,总结了Zr-MOFs的类型,复合膜的成膜方法、表面特性和过滤性能及其对水中污染物的去除效能方面的最新研究进展,重点讨论了Zr-MOFs复合膜制备方法存在的问题和优化策略以及污染物的去除机制。最后,提出优化Zr-MOFs复合膜制备方法、提升选择分离性及推进水处理中的实际应用等重要研究方向。

钛基金属-有机框架材料的合成及应用研究进展

金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体与金属中心形成的多孔晶型聚合物。作为MOFs家族的一员,钛基金属-有机框架材料(Ti-MOFs)因其丰富的结构特点和在光催化领域的应用而备受关注。介绍了Ti-MOFs的合成策略,包括原位合成、分步合成和后合成修饰,总结了Ti-MOFs在光催化产氢、CO_(2)还原、污染物降解、有机转化反应等方面的应用,并对Ti-MOFs的发展趋势进行了展望。

铋基金属有机框架材料的合成及光催化研究进展

铋基金属有机框架(Bi-MOF)材料综合铋基光催化剂和金属有机框架(MOFs)材料的优点,具有极大的应用潜力。本文介绍了Bi-MOF材料常见的制备方法,包括水热/溶剂热法、微波法、共沉淀法、机械化学法和高温退火法等;梳理了Bi-MOF材料作为光催化剂在处理废水、固氮、制氢、还原CO_(2)等方面的最新研究进展,分析了现阶段Bi-MOF材料在光催化方面存在的问题,对Bi-MOF材料在光催化领域的发展方向进行了展望。

镍基金属有机框架及其衍生物在电催化析氧反应中的研究进展

作为未来最有潜力的制氢技术之一,电解水为解决环境污染和能源危机等问题提供了一种有效的解决途径。然而,阳极析氧反应缓慢的动力学和较高的过电位使其成为电解水装置效率提升的主要瓶颈。因此,开发高活性和高稳定性的析氧反应催化剂对于电解水技术的发展具有重要意义。近年来,镍基金属有机框架材料因其具有丰富可调的拓扑结构、较大的比表面积以及多孔特性,在催化领域受到了越来越多的关注。本文综述了镍基金属有机框架及其衍生材料在析氧催化研究中的最新进展。首先简要介绍了镍基材料在析氧反应中的原理及评价析氧催化剂活性的一些重要参数,并列举了几种镍基金属有机框架材料的结构及其在催化中的优势。随后,结合近年来发表的文献,对单金属、双金属和三金属镍基金属有机框架材料及其衍生物在析氧催化中的研究进展进行了总结与讨论,重点分析了该类材料的设计策略和催化机理。最后对该领域目前所面临的主要挑战以及未来的发展趋势进行了总结与展望。

基于三角芳香配体的金属有机框架对染料木素的吸附性能与机理

目的:提高染料木素的吸附率。方法:采用水热法合成2种含不同尺寸三角芳香配体的MOFs(MOF-808和PCN-777),通过系列表征确定MOFs的合成,比较其与线性二元羧酸配体构筑的MOF(UiO-66)对染料木素的吸附效果;考察孔隙特征、疏水性变化等对吸附性能的影响,利用X射线光电子能谱探究其吸附机理。结果:与线性配体构筑的UiO-66相比,三角芳香配体构筑的MOFs(MOF-808和PCN-777)的孔径分别从0.65 nm增大到1.81,3.55 nm,水接触角分别从47.91°增大到110.68°,128.23°。线性配体构筑的UiO-66对染料木素的吸附量为40.08 mg/g,吸附率为39.98%;而三角芳香配体构筑的MOFs(MOF-808和PCN-777)对染料木素的吸附量分别为61.80,81.75 mg/g,吸附率分别为61.63%,81.52%。结论:金属有机框架可用于染料木素的吸附富集,相较于线性配体,引入不同尺寸的三角芳香配体改变了MOFs孔径及疏水性,加强了MOFs的内部可及性并提供了更多吸附位点,从而提高了对染料木素的吸附效果。PCN-777对染料木素的吸附机理为金属螯合作用、π-π相互作用和疏水相互作用的协同。

石墨烯/金属有机物框架复合材料光催化性能研究

采用还原氧化石墨烯(RGO)和铜基金属有机物框架材料(Cu-BTC)同时对TiO_(2)进行改性,显著提升其光活性。通过SEM观察复合光催化剂材料的形态,并采用罗丹明-B作为模拟污染物对复合物的可见光催化性能进行估计。进一步通过分析光生电子寿命和电子顺磁共振谱,揭示复合物中RGO和Cu-BTC的作用及光催化机理。最后通过优化各组分的质量分数实现协同作用,在紫外光和可见光照射条件下,罗丹明-B的降解率常数分别达到1.44×10^(−1)和9.2×10^(−2)min^(−1)。此外,复合光催化剂具有良好的循环使用稳定性。

多面体型Fe基金属有机框架材料(Fe-MOF)的调控制备及其性能

FeCl_(3)与邻苯二甲酸、对苯二甲酸等双齿配体在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶剂热条件下配位聚合形成Fe基金属有机框架材料(FeMOF),以单齿配体苯甲酸作为调节剂,调节配位过程,通过配位竞争得到粒径较大的晶体,借助X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)对产物进行表征,以亚甲基蓝为有机污染物,对所得产物的吸附、催化降解性能进行评价。结果表明,随着反应时间的延长,FeMOF晶型由八面体转成二十面体,苯甲酸作调节剂使锥体晶型的尖角变得圆滑;n(单齿配体):n(双齿配体)=5:1、120℃条件下反应36h制得的FeMOF具有较好的吸附和催化性能。

基于二硫化钼和钴基金属有机骨架的痕量汞离子电化学传感器

汞离子(Hg^(2+))具有高生物毒性,痕量的汞也会对生态环境质量和人体健康造成严重危害.本文基于二硫化钼(MoS_(2))和钴基金属有机骨架(ZIF-67)的复合材料MoS_(2)@ZIF-67制备了一种新型的电化学传感器,结合MoS_(2)的优异导电性与金属有机骨架的催化性能,复合材料MoS_(2)@ZIF-67可放大电化学信号,提高电极的电化学活性.利用Hg^(2+)能与DNA中胸腺嘧啶T结合形成T-Hg^(2+)-T双螺旋结构的原理,使用差分脉冲伏安法实现了对水环境中痕量汞的特异性检测.该传感器对Hg^(2+)检测的线性范围为0.01~10μg/L,检出限为5 ng/L,并表现出较好的选择性.采用该传感器对自来水样品进行加标回收检测,回收率为110%~119%,在痕量汞的检测中具有良好的应用前景.

基于金掺杂的锆基金属有机框架电化学适配体传感器检测玉米中黄曲霉毒素B1

目的建立基于金掺杂的锆基金属有机框架(gold-doped zirconium-based metal-organic framework,Au@Zr-MOF)的电化学适配体传感器检测玉米中黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)的方法。方法利用具有高比表面积、介孔结构的Zr-MOF作为骨架,通过原位还原生长的方法掺杂金纳米粒子,得到导电性良好、分散均匀的Au@Zr-MOF。并基于Au-S键共价结合AFB1适配体,构建电化学阻抗型适配体传感器,当AFB1存在时,适配体对其进行识别结合,引起电极表面电化学传质电阻增加,随着AFB1浓度的增大,阻抗值也随之增加,并根据阻抗值的变化实现对AFB1的定量检测。结果在最佳的实验条件下,该传感器对AFB1检测的线性范围为10-4~101ng/mL,检出限为0.19 pg/mL,对玉米样品的回收率为96%~112%。结论本研究建立的电化学适配体传感器可以实现对AFB1的定量检测,且具有良好的特异性和重现性,为准确、快速检测食品中的AFB1提供思路。

沸石咪唑基金属有机框架及其衍生材料用作锌-空气电池高效阴极催化剂的最新进展

清洁和可持续能源的大量应用和电动汽车行业的快速发展,为先进的储能/转换技术和设备带来了前所未有的机遇。可充电式锌-空气电池(ZAB)拥有的能量密度高、环境友好、安全性能高、成本低等优势,被广泛认为是最有前景的金属-空气电池之一。更重要的是,锌-空气电池所使用的锌资源丰富、价格便宜、能量密度适中以及还原潜力高。但由于在充电过程中空气阴极上氧还原反应的动力学过程十分缓慢,使得空气电池产生了相对大的超电势,也导致了ZAB无法实现商品化应用。沸石咪唑基金属有机框架(ZIFs)衍生的催化剂具有显著促进氧反应的能力。本文回顾了ZIFs衍生材料的最新进展,该材料可用作ZAB中的阴极催化剂。本文总结了一些主要的ZIFS衍生物材料在ZAB中的应用,包括了ZIFS衍生物的金属氮化物催化剂、ZIFs衍生物的金属氧化物催化剂、ZIFs衍生物的S/P/B掺杂催化剂和ZIFs衍生物的非金属碳催化剂等,还论述了这些ZIFs衍生物催化剂的结构特点。最后,阐明了研发用于ZAB的先进ZIFs衍生催化剂面临的挑战和一些观点。

金属有机框架类新型铁肥的研制

为探索和评估Fe-MOF材料应用于铁肥的潜力,应用铁离子在温和的水热条件下合成铁基MOF(Fe-MOF)类新型铁肥,采用粉末X射线衍射(PXRD)、中红外光谱(FTIR-ATR)、X射线光电子能谱(XPS)以及扫描电子显微镜(SEM)等技术手段表征Fe-MOF的元素组成和结构特征,利用静水溶出和土壤培养试验探究其养分释放行为。结果显示,Fe-MOF由铁、氮、磷、碳、氧以及氢元素组成,其中铁的负载量达19.7%,三价铁和二价铁的物质的量比为1︰1,氮和磷的负载量分别为5.1%和14.7%;Fe-MOF在水溶液中84 d铁的累积释放率为4.7%,相应的在土壤中铁的累积释放率达到58.7%,呈现出优异的缓控释特征。研究表明,以环境友好型材料为底物,通过简便绿色的水热合成工艺,实现了微量元素(铁)和大量元素(氮、磷)的协同配伍和定向组装,为新型铁肥的研发提供了新途径。

钴基金属有机骨架材料/钛基复合材料的合成及其可见光催化降解机理

采用原位合成法将基于3,5-吡啶二羧酸配体的一维钴基金属有机骨架材料(CP)负载到预合成的TiO_(2)^(-)TiOF2(TOF)上,制备得到复合光催化剂CP/TOF。考察了该催化剂在模拟太阳光条件下催化降解盐酸四环素(TCH)的活性,并表征了其物理化学特性。实验结果表明:CP/TOF催化剂的催化活性顺序为5%CP/TOF>20%CP/TOF>3%CP/TOF>10%CP/TOF;在催化剂投加量为0.3 g/L、TCH质量浓度为10 mg/L的条件下反应120 min,TCH去除率分别为88%、84%、83%和82%;光催化反应过程中的主要活性物种为·O_(2)^(-),CP/TOF光催化降解TCH的途径符合Z型异质结催化降解机理。

混合价态铁基金属有机框架催化过氧乙酸高效降解对硝基苯酚

为提升铁基金属有机框架(Fe-MOFs)对印染废水深度处理的效能,采用原位掺杂溶剂热技术制备了混合Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)价态MIL-53(Fe)(MV-MIL-53(Fe))催化剂。借助X射线粉末衍射仪、场发射扫描电镜、氮气吸附仪和吡啶吸附红外光谱仪等对MV-MIL-53(Fe)晶体结构、微观形貌、孔结构和表面酸位等本征结构进行了测试分析。选取对硝基苯酚(4-NP)作为印染废水模型污染物,以过氧乙酸(PAA)为氧源,研究了MV-MIL-53(Fe)催化PAA降解4-NP的性能和关键活性物种。结果表明:Fe(Ⅱ)的引入提高了MIL-53(Fe)表面Lewis酸位密度,为PAA催化活化提供了更丰富更高效的活性位点;MV-MIL-53(Fe)/PAA体系对4-NP的降解速率常数高达0.0521 min^(-1),分别是MV-MIL-53(Fe)/H_(2)O_(2)、MIL-53(Fe)/PAA和MIL-53(Fe)/H_(2)O_(2)体系的2.05、1.45和6.68倍,且MV-MIL-53(Fe)重复循环使用5次后仍保持良好的结构稳定性和催化降解性能;羟基自由基(·OH)是MV-MIL-53(Fe)催化PAA快速降解4-NP的关键活性物质。

锆基金属有机框架配合物的分类、合成及应用研究进展

金属-有机框架配合物(MOFs)是一种新型的多孔晶型聚合物材料,锆基金属有机框架配合物材料(ZrMOFs)是金属有机框架材料里的重要分支之一,其稳定性比较突出,功能应用较为全面,在催化、吸附、传感和光催化等众多领域都有着实际的应用价值,为此综述了Zr-MOFs的分类、合成方法及在气体存储、吸附、光催化方面的应用研究,并对Zr-MOFs的发展进行了展望。

多壁碳纳米管掺杂的铜基金属有机框架材料银离子固态电极研究

金属有机框架材料(MOFs)是由无机金属离子和有机配体形成的具有网状多孔结构的新型材料,具有比表面积大、孔隙发达、易功能化、稳定性良好等优势,已广泛应用于太阳能电池、生物药物、催化、生物传感器构建等领域。但作为敏感元件用于离子选择性电极的研究并不多。本研究以具有多孔球形的铜基金属有机框架材料(CuMOFs)为离子选择性电极的敏感载体,并掺杂具有优良导电性和大比表面积的多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了灵敏的固态碳糊电极,用于Ag^+的分析检测。结果表明,CuMOFs载体固态电极对Ag^+呈现良好的选择性电位响应。对电极敏感膜CuMOFs和MWCNTs的构成比例和测试溶液的pH值进行了优化。当CuMOFs与MWCNTs质量比为99∶1时,固态碳糊电极在pH 2. 0的HNO_3溶液中对Ag^+呈斜率为57.9 m V/dec的近Nernst电位响应,线性范围为5.0μmol/L～0.1 mol/L,检出限为3.2μmol/L。此Ag^+固态电极选择性高,稳定性良好,电位响应快速。与已报道的其它敏感载体Ag^+电极相比,掺杂MWCNTs的CuMOFs固态碳糊电极的分析灵敏度有明显改善。将制备的碳糊电极初步应用于环境水样中Ag^+含量的测定,结果令人满意。本研究为进一步拓展其它MOFs材料在化学传感器领域的应用提供了良好的借鉴。

基于咔唑羧酸配体构筑铁基金属有机框架及其对CO2/CH4混合气体的分离性质

通过咔唑羧酸配体(H3L)与三核铁簇[Fe3(μ3-O)(CH3COO)6]在水热条件下反应,合成了具有三维骨架结构的铁基金属有机框架(1).气体吸附实验结果表明,化合物1具有高的比表面积且对CO2的吸附量大于对CH4的吸附量.理想溶液吸附理论(IAST)计算结果表明,化合物1在100 kPa及温度分别为273和298 K下对CO2/CH4(体积比为0.5∶0.5)混合气体的分离比分别为3.52和3.15,预示其可以作为一种CO2/CH4分离型材料.

锆基金属有机框架材料对酸性水中甲萘威的吸附

对比分析了UiO-66、UiO-67和NU-1000等3种锆基金属有机框架(Zr-MOFs)材料在pH3.0水溶液中对甲萘威的吸附特性.批量吸附试验结果表明,UiO-66、UiO-67和NU-1000对甲萘威均表现出高效的吸附性能,20 min内基本达到吸附平衡;等温吸附试验结果表明,吸附过程与Langmuir等温吸附方程拟合程度较高(R2>0.99),理论最大吸附量分别为115.05、221.45、310.97 mg·g^(-1);吸附动力学试验结果表明,吸附过程符合准二级动力学方程(R^(2)=0.999),且化学吸附起主要作用;热力学参数计算结果表明,吸附过程是自发进行的吸热反应,升温有利于吸附.

Zr基金属有机框架材料光催化分解水的研究进展

随着全球工业化的不断发展,化石燃料的消耗总量在不断攀升,随之带来的能源短缺与环境污染问题成为人们面临的重大挑战。氢能是一种绿色、低碳、高效的清洁能源,利用可持续再生的太阳能,通过光催化分解水制备氢气,被认为是解决上述问题的有效途径。金属有机框架具有结构可修饰、性能易调控、孔道结构丰富及比表面积较大的特性,被广泛应用于光催化领域。其中,Zr基MOFs结构类型丰富,同时具备优异的热稳定性、化学稳定性和机械稳定性,被广大研究人员所青睐。总结了近10年来Zr基配合物光催化分解水制氢的相关研究工作,从扩大可见光吸收范围、提升光生电子和空穴分离效率2个方面阐述了高效Zr基配合物光催化剂的设计思路,为光催化领域更多科研工作者开展相关工作提供了理论支撑。

基于铜基金属有机框架的化学动力学疗法联合阿霉素抗口腔鳞癌作用及其机制研究

目的:探讨基于铜基金属有机框架(Cu⁃MOF)的化学动力学疗法联合阿霉素(DOX)协同抗口腔鳞癌作用及其机制。方法:通过简单的搅拌合成法制备了纳米级的Cu⁃MOF,并将其作为纳米载体负载DOX(Cu⁃MOF@DOX);通过透射电子显微镜对Cu⁃MOF的形貌进行表征,利用CCK⁃8法检测Cu⁃MOF@DOX对口腔鳞癌细胞的杀伤效果,采用激光共聚焦显微镜观察口腔鳞癌细胞摄取纳米颗粒及细胞内活性氧(ROS)的生成情况,利用谷胱甘肽(GSH)试剂盒检测癌细胞中GSH消耗情况,利用Western blot检测凋亡蛋白BAX和Bcl⁃2的表达。结果:Cu⁃MOF形态较规则,分散较均匀;Cu⁃MOF@DOX具有显著的抑瘤作用,呈剂量依赖关系(P<0.05);与DOX相比,Cu⁃MOF、Cu⁃MOF@DOX组均消耗GSH(P<0.001)。与DOX组相比,Cu⁃MOF@DOX中的DOX被细胞摄取的更多,并在细胞内能够产生ROS,协同引起细胞凋亡。结论:Cu⁃MOF@DOX能够通过化学动力学疗法和化疗协同作用促进口腔鳞癌细胞凋亡,Cu⁃MOF@DOX在口腔鳞癌治疗方面具有较好的应用前景。