MOFs衍生物催化剂制备及气体净化性能研究进展

催化净化是最为常用的气体污染物净化技术之一,具有效率高、选择性高和能耗低等特点。催化剂是催化净化技术的核心。随着节能减排要求不断提高,催化净化技术对催化剂的活性、选择性和稳定性等提出了更高的要求。以金属有机框架(MOFs)为前驱体制备的多孔杂化纳米结构催化剂具有活性位点可控、比表面积高和稳定性高等优点,成为气体净化催化剂的研究热点。本文以MOFs衍生物催化剂为对象,介绍不同种类MOFs衍生物催化剂的结构特点和制备方法;综述近几年MOFs衍生物催化剂在氮氧化物(NO_(x))、挥发性有机物(VOCs)、CO和N_(2)O等污染物催化净化方面的应用研究进展;最后,结合气体催化净化技术在高效催化剂工业应用方面的需求,对MOFs衍生物催化剂的研究方向进行展望。

超级电容器用MOFs衍生纳米电极材料分析

超级电容器以其高能量密度和高功率密度的特性,在电子器件、能源存储与转换等领域扮演着日益重要的角色。随着科学技术的飞速进步,研究者们正在积极寻找更高效的电极材料以进一步提升超级电容器的性能。金属-有机框架(MOFs)作为一种多孔结构材料,凭借其高比表面积、可控孔径和多样化的功能性,在气体吸附、分离和催化等领域已得到广泛应用。基于这些优势,本文深入探讨了MOFs衍生纳米电极材料在超级电容器中的应用,旨在为该领域的研究提供有价值的参考。通过这些研究,我们期待MOFs衍生材料能够推动超级电容器性能的飞跃,满足未来能源存储设备的严苛要求。

双金属MOFs碳化材料的结构对锂硫电池正极性能的影响

利用硝酸钴和铁氰化钾在水溶液中沉淀反应以及ZIF-8在水溶液中的部分分解,分别制备了2种组成相近但结构不同的双金属有机框架前驱体Co-Fe precursor和ZCF precursor。经过多巴胺包覆,对2种产品在氩气气氛下退火获得碳化产物。将碳化产物与纳米硫粉混合得到的碳/硫复合材料(E-CoFeCN@C/S、E-ZCF@C/S)分别作为正极,组装扣式锂硫电池并测试电化学性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪进行形貌和结构分析。在组成相似的情况下,核壳结构碳载体(E-CoFeCN@C)与发散式结构碳载体(E-ZCF@C)对锂硫电池性能的影响呈现出“此消彼长”的特点:E-ZCF@C/S在循环伏安测试中表现出更小的极化以及更强的电流响应,在电化学阻抗测试中表现出更低的电荷转移阻抗,表明该材料有利于促进正极电荷传递过程,即加快电极反应动力学。E-ZCF@C/S在0.2C倍率下放电初始比容量为1211.3mAh/g,在2C倍率下放电初始比容量为794mAh/g,均优于E-CoFeCN@C/S。而核壳结构的优势主要体现在容量衰减方面,E-CoFeCN@C/S在0.2C倍率下经过100次循环后平均衰减率为0.074%(E-ZCF@C/S为0.26%),在2C倍率下循环300次后平均衰减率为0.047%(E-ZCF@C/S为0.13%),说明核壳结构对活性物质的锚固作用明显而对电荷转移不利。

MOF基ZnO/NiO@C复合材料作为高性能锂离子电池负极材料

通过简单的溶剂热法和煅烧法制备了MOF衍生的ZnO/NiO@C多孔纳米复合材料,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其微观形貌和结构进行表征,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了复合材料的元素组成,通过氮气吸附/脱附实验测试了复合材料的比表面积和孔径分布,结果表明:复合材料具有高比表面积和一定数量的介孔,在100 mA/g电流密度下,ZnO/NiO@C电极首次放电比容量为1489.7 mAh/g,循环400次后的可逆比容量为1078.0 mAh/g,容量保持率为72.4%。此外,通过不同倍率的充放电实验,电极的比容量可以恢复到初始倍率的75.28%,测试结果表明ZnO/NiO@C电极具有优异的循环性能和较好的倍率性能,良好的电化学性能是由于其多孔结构、高比表面积和丰富的电化学活性位点,降低了电荷的传递阻力,促进了离子的扩散,提高了倍率性能和循环稳定性。

金属有机骨架(MOFs)衍生材料及其在催化领域的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是一类具有大比表面积和可调孔结构的新型多孔材料,近年来在催化制备精细化学品领域受到广泛关注。在实际催化过程中,MOFs较差的稳定性制约了其在许多反应中的应用。以MOFs为前驱体制备的MOFs衍生材料能够保留MOFs材料结构上的优势,同时解决其稳定性差的问题,极大拓展MOFs材料在催化反应中的应用。综述MOFs衍生材料在催化领域特别是在加氢和氧化制备精细化学品中的研究进展,并对MOF衍生材料面临的问题及其在催化领域的应用前景进行了展望。

基于碳/MOFs及其衍生物复合材料在锂硫电池阴极中的应用

锂硫电池(lithium-sulfur batteries,LSBs)因其理论能量密度高、价格低廉而被认为是一种最具前景的新型电池体系之一。然而,实际应用中存在导电性差、体积易膨胀,以及循环稳定性差等问题。金属有机框架(metal organic frameworks,MOFs)因其高比表面积与孔隙率特性在LSBs中有效抑制硫溶解,提升硫利用率,实现高循环稳定性,而结合导电性优异的碳材料则进一步优化了整体导电性能。因此,基于碳/MOFs及其衍生物的复合物材料在LSBs阴极中的应用成为当前LSBs的研究热点。综述了近年来有关碳/MOFs及其衍生物的复合物材料在LSBs正极材料方面取得的一些研究进展,并对MOFs及其衍生物在LSBs电极中的应用进行了总结和展望。

MOFs负载ACF吸附剂的制备及H_(2)S脱除特性

将活性炭纤维(ACF)负载到金属有机框架材料MOF-199上,在水热条件下制备了MOF-199@ACF吸附剂,利用固定床反应装置评价其脱H_(2)S性能;采用氮气吸/脱附、XRD、EDS、SEM、XPS表征和分析了MOF-199@ACF的物相组成;考察了ACF负载量、吸附温度、相对湿度对MOF-199@ACF脱除H_(2)S性能的影响,探究了MOF-199@ACF在H_(2)S脱除中可能的反应机理。结果表明,与MOF-199相比,ACF负载量(质量分数)为1%的吸附剂MOF-199@1%ACF的H_(2)S出现时间从180 min延后至405 min,穿透硫容从7.2 mg/g提升至14.5 mg/g;ACF负载量为1%不会干扰MOF-199结晶形成的稳定结构,ACF参与配位使MOF-199@1%ACF表面粗糙化,导致更多的吸附位点暴露,增加了比表面积(从MOF-199的1108.6 m^(2)/g增至1978.3 m^(2)/g);MOF-199@1%ACF是以化学吸附的活化吸附为主,升高温度(30~70℃)有利于加快吸附速率;适量水气(相对湿度10%)有助于性能提升(穿透硫容14.8 mg/g)。

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。

基于高通量形式下的储氢MOFs材料筛选模拟研究进展

氢能的储运对于氢能发展有着重大意义,近年来储氢金属有机骨架材料(MOFs)的研究显著增长。围绕储氢MOFs材料的模拟与理论计算、储氢材料数据库、储氢MOFs材料高通量结构筛选与机器学习理论设计等方面展开论述和总结,并整理和阐述计算模拟方法在储氢MOFs材料方面的研究思路与进展,为促进储氢MOFs材料的快速应用提供理论依据。

MOFs膜的制备技术与应用进展

金属有机骨架(MOFs)材料是一类新型的有机-无机杂化材料,具有高可调性、性能稳定的优良特性。为深入了解MOFs膜在气体吸附、储存、药物递送和生化物质分离等生物医学及生物催化领域的应用情况,综合运用文献研究法、实例列举法和归纳总结法等方法对现有研究成果进行分析和梳理。研究发现:MOFs膜是一种较为优良的载体形式,具有分离便捷、制备简单、设计可控性好等优点;MOFs膜材料在气体分离、储存、吸附以及酶的固定化领域有着重要的应用,具备良好的应用前景,但也存在合成成本高、性能评估困难等难题。

锌基MOFs材料在肿瘤治疗领域的应用进展

金属-有机框架(MOFs)是由含氧或氮的有机配体与过渡金属通过自组装连接而形成的具有周期性网状结构的晶体材料。该类材料因具有尺寸结构可调、高孔隙率、比表面积大、低晶体密度等一系列优点,而受到多个学科研究人员的重视。其中,锌(Zn)基MOFs材料因其优越的生物相容性和易功能化修饰等特点,受到了广泛的关注。文章主要从药物递送和协同抗癌等方面总结了Zn基MOFs材料的生物应用.

多级孔MOFs材料的制备及吸附应用研究

简单介绍了MOFs材料的吸附性能,引出了多级孔MOFs材料的制备方法及其吸附性能。最后,对多级孔MOFs材料作为吸附材料的应用前景进行了展望。

功能MOFs材料的研究进展

随着配位化学的不断发展,新配体的引入以及新合成方法的创新,使众多拥有不同孔径的材料被源源不断的合成出来.本文作者主要对MOFs材料在气体存储、光学、分子磁体和催化反应等方面的研究进展进行评述,并对这一新型材料的研究应用前景进行了展望.

MOFs膜的制备方法及其应用研究

首先讨论了金属有机骨架材料(MOFs)薄膜的不同制备方法(蒸发结晶法、溶剂热法、叠层法、电化学法、微波诱导热沉积、胶体沉积法等),分析了每种方法制备的MOFs薄膜特点及优、缺点;其次总结了多功能MOFs薄膜在压力诱导化学检测传感器、Fabry-perot传感器、基于石英晶体微天平(QCM)传感器、发光MOF薄膜等方面的应用;最后对MOFs薄膜的应用与发展进行了展望。

MOFs材料对普洱茶中总黄酮的吸附

为有效分离纯化普洱茶中的黄酮类化合物,采用水热反应法合成MIL-101-Fe、MIL-101-Cr和NH2-MIL-101-Cr等3种金属有机骨架(MOFs)材料对其进行富集分离,研究振荡时间、pH值和样品初始质量浓度等工艺参数对MOFs对普洱茶总黄酮吸附纯化作用的影响,并分析不同解吸剂、解吸附时间对MOFs上普洱茶总黄酮解吸附作用的影响。结果表明:MOFs材料对普洱茶总黄酮的吸附量随着振荡时间的延长而增加,随着pH值和样品初始质量浓度的增加先增大后减小;3种MOFs材料中MIL-101-Fe对总黄酮的吸附效果最好,最佳吸附工艺条件为振荡时间40 min,pH值5.56,样品初始质量浓度0.127 mg/mL,此时吸附量为10.16 mg/g;振荡时间为30 min时,无水乙醇对普洱茶中总黄酮的解吸附效果最好,对MIL-101-Fe、MIL-101-Cr和NH2-MIL-101-Cr上总黄酮的最大解吸附率分别为90.04%、79.76%和89.09%。

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。

MOFs衍生多孔碳/MnO_2复合材料及其在超级电容器中的应用

利用高比表面积、大孔隙率金属有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为牺牲模板,制备了MOFs(ZIF-8)衍生多孔碳材料(PCs),以其作为导电基底,在表面生长金属氧化物MnO_2,获得MnO_2/PCs复合材料并将其应用在超级电容器中.制备的复合材料具有良好的电化学电容性能,在三电极体系中,1 A·g^(-1)的电流密度下比电容可达199 F·g^(-1),经过2 000次充放电循环后,比电容仍能保持初始值的80%.使用MnO_2/PCs复合材料作为正极,PCs作为负极,组成的非对称型电容器MnO_2/PCs//PCs具有优异的电化学储能性能,在950 W·kg^(-1)的功率密度下,能量密度高达10.16 Wh·kg^(-1);而且当功率密度上升为9 500 W·kg^(-1)时,能量密度仍可以保持4.48 Wh·kg^(-1).

双金属MOFs碳化工艺对锂硫电池正极材料性能的影响

利用Co(NO_(3))_(2)和K_(3)Fe(CN)_(6)在水溶液中沉淀反应,制备了三维双金属有机框架前驱体,并在氩气氛退火获得碳化产物。通过改变碳化温度、前驱体包覆等工艺条件获得系列样品。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、热重仪进行形貌和结构分析;以产物制备硫碳复合材料作为正极,组装扣式锂硫电池并测试电化学性能。结果表明:前驱体碳化过程为多步放热收缩过程,为了获得良好的材料结构,需要对前驱体包覆并选择适当的碳化温度。CoFeCN@C-750具有完整的核壳结构,表现出最佳的综合电化学性能。在1C电流密度下,300次循环平均每圈循环衰减率0.10%。

Bio-MOFs介孔金属-有机骨架材料的合成

采用配体逐步替换策略合成一系列介孔金属-有机骨架材料bio-MOFs.这一系列新型MOFs材料,呈现永久的介孔结构,并且孔径的尺寸约在2.1-2.9nm范围,比表面积约为2 500-4 500m2/g.

N,N-二乙基丙酰胺的合成及对MOFs孔材料荧光的影响

利用硝酸锌晶体,均苯三甲酸在N,N-二乙基丙酰胺溶剂作为模板的条件下,溶剂热合成了一个三维多孔的MOFs材料,并探讨了N,N-二乙基丙酰胺溶剂模板对框架荧光的影响.