混合配体构筑的MOFs化合物的制备与结构表征

采用混合配体模式将1,4-双[(1H-咪唑-1-基)甲基]苯、1,3,5-三(1H-咪唑-1-基)苯作为主要配体,2,6-萘二羧酸、4,4’-联苯二羧酸作为辅助配体,在溶剂热条件下成功制备出两种结构新颖的晶态金属有机框架(MOFs)化合物ZZUT-13(Z13)和ZZUT-14(Z14)。采用单晶衍射分析、X-射线粉末衍射分析(PXRD)和热重分析(TGA)等手段对两种配合物的结构及性能进行了表征和探究。结果表明,Z13和Z14两种化合物都具有较高的框架稳定性和热稳定性。

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。

含氮金属有机框架化合物的制备与稳定性研究

采用单配体模式,选用4-(1H-咪唑-1-甲基)苯甲酸作为有机配体,分别与钴或镍的硝酸盐在溶剂热条件下,制备出了两种具有不同结构的MOFs材料ZZUT-6(Z6)和ZZUT-7(Z7)。采用单晶衍射分析、X-射线粉末衍射分析(XRD)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)等分析测试方法对配合物的组成和结构进行详细分析和表征,并探究了该化合物的框架稳定性和热稳定性。

金属有机骨架化合物的二氧化碳吸附性能的研究进展

能源与环境是人类生存和发展的必要条件,两者协调发展是社会实现可持续发展的重要保证。近几年来,人类赖以生存的化石燃料所带来的负面影响逐渐受到社会的关注,而化石燃料燃烧所释放出的CO2是造成温室效应的主要原因。因此在低碳经济环境下开发出高效环保的碳捕获和封存技术,对能源循环利用及环境保护起到至关重要的作用。使用胺溶液进行洗涤及吸收CO2是工业上捕获和存储(CCS)最常用的技术之一(例如从电厂烟气中分离CO2),该法可以大幅减少CO2的排放量,但同时也会增大工厂的能源消耗(25%～40%),从而大幅增加额外成本。胺洗涤的其他缺点包括碱溶液对设备的腐蚀、溶剂的损失、大量产热引起的胺降解以及捕获之后不易被分离出来。另一种捕获CO2的方法是采用高温下吸收(化学吸附)的固体材料如碱金属陶瓷、固体胺、层状双氢氧化物或钙基吸附剂,但此类方法的能量消耗和对水分子及其他组分的敏感性限制了其应用范围。此外,采用聚合物或无机膜,在不同的机制下选择性分离混合气体也是一种可行的方法,但很难获得具有高稳定性、高选择性和高通量的薄膜,并且提高膜的吸附分离作用和选择性非常必要。对于固体吸附剂而言,高压下多孔材料对CO2的捕获是以吸附剂与被吸附物相互作用为主,而在低压或低CO2浓度下的选择性捕获主要受吸附剂与被吸附物相互作用以及吸附剂对CO2的化学亲和力两者共同影响。金属有机骨架化合物(MOFs)具有高结晶度、高比表面积和可调的孔隙结构,在气体吸附尤其是CO2捕获方面展示出巨大的潜力。相对于活性炭、沸石等固体吸附剂来说,MOFs具有更高的吸附选择性。将其应用于碳捕获和封存技术中,可以大幅拓宽CO2吸附剂的可选择范围,在提高吸附选择性的同时,也可以有效地降低成本。目前,有望采用MOFs材料捕获CO2的场合包括发电厂的碳捕集、天然气中CH4/CO2的分离、交通工具排放的CO2的收集甚至直接从空气中捕获。因此,研发能够高效吸附分离CO2的MOFs材料对于缓解环境压力意义重大。本文概括了CO2吸附模型的建立方法,提出了几种提高MOFs对CO2捕获量的策略。如提高开放金属位点的密度、掺杂金属或氮原子、调节孔径或进行氨基功能化以及合成MOFs复合材料等,并比较了不同方法对于改善低压条件下CO2吸附量的影响,有望将其应用于捕获燃烧后烟道气、汽车尾气以及其他小型排放源中的CO2。

MOFs作为固体推进剂的燃烧催化剂和含能添加剂的研究进展

新材料是固体推进剂发展的基础。其中,新型含能材料以及燃烧催化剂的研发对于改善固体推进剂的性能具有重要的意义。系统介绍了金属有机框架化合物(MOFs)在多相催化以及高能化方面的进展。指出MOFs在催化烷烃、烯烃、醇等有机物以及CO的氧化反应方面具有较高的活性,具备催化推进剂燃烧反应的能力。MOFs在推进剂燃烧过程中原位生成的金属氧化物也可促进推进剂燃烧。引入高含氮量的配体可获得优异能量性能和安全性能的MOFs,改变含能配体的成分、结构及与金属离子的配位方式可调节其能量性能。认为,设计并合成可用于固体推进剂燃烧的高效MOFs催化剂,探讨其在推进剂燃烧过程中的反应机理,揭示其含能基团的成分、结构及与金属离子的配位方式对含能MOFs能量性能的影响等是今后研究重点。

金属有机骨架化合物在CO_2捕集中的研究进展

日益严重的"温室效应"引起了全世界对CO_2减排技术的关注。金属有机骨架化合物(MOFs)因具有结晶度高、比表面积高、结构可控等优点,在气体吸附尤其是CO_2捕集等方面展示出广阔的应用前景。本文对近年来MOFs材料上CO_2吸附性能的研究进展进行了详细的综述,分析了比表面积、孔容及吸附热等因素对材料吸附分离性能的影响,总结了提高MOFs材料CO_2吸附性能,特别是低压吸附性能的方法,指出了MOFs作为CO_2捕集材料的不足之处和将来的研究方向。

Fe-Cu@MOFs衍生碳催化H_(2)O_(2)处理罗丹明B废水

以不同Fe-Cu摩尔比的金属有机骨架化合物(MOFs)为前驱体,经高温碳化制得相应衍生碳催化剂(Fe-Cu@C),将其用于催化H2O2处理罗丹明B废水,并对催化剂形貌、表面性质及孔结构进行表征。实验结果表明:Fe-Cu@C中Cu相对含量的增大有利于促进催化剂上CuO、Fe0和Fe^(2+)的形成,因而双金属催化剂Fe-Cu@C比单金属催化剂6Fe@C体现出更高的罗丹明B去除效果;在反应温度为323 K、pH=4、H2O2(w=30%)加入量0.5 mL、2Fe4Cu@C加入量0.25 g/L、反应时间60 min、罗丹明B质量浓度100 mg/L的条件下,罗丹明B去除率可达100%。整个过程是一个表面自由基参与的准一级动力学过程。重复使用4次的2Fe4Cu@C高温再生后,催化活性可恢复至原来的96.6%。

基于ZIF-8@Au复合基底对多种氨基酸的SERS检测

粗糙贵金属可以作为SERS基底,金属有机框架化合物(MOFs)是一种有周期性重复结构的孔状化合物,由于其具有较大的比表面积和可以调节孔径的特点[1],将其与金属纳米粒子结合,形成复合材料,克服了贵金属不稳定易聚集的缺点,有利于拉曼增强。该工作是以ZIF-8这种典型MOFs作为基础,利用ZIF-8超强的吸附性,在ZIF-8上通过静电吸附作用负载AuNPs,制备了ZIF-8@Au复合基底,发现由于Au的电磁增强效应[2],可以实现对氨基酸分子的较好SERS增强,从而用于杂粮中氨基酸成分的高效SERS检测。

2,2′-二喹啉-4,4′-二羧酸构筑的锰配合物的合成、结构及性质

利用2,2′-二喹啉-4,4′-二羧酸(2,2′-bca)为主配体,1,10-邻菲罗啉(1,10-phen)为辅配体,与四水合醋酸锰通过溶剂热反应得到配合物1([Mn(2,2′-bca)(1,10-phen)(H_(2)O)2]_(n))和配合物2([Mn(2,2′-bca)(H_(2)O)]_(n)),并使用X-射线单晶衍射、傅里叶红外光谱、元素分析、紫外光谱、荧光光谱、热重分析等测试手段对其结构进行表征与性质研究。单晶结构分析表明配合物1由一个2,2′-bca配体、一个1,10-phen和两个配位水分子组成,通过主配体2,2′-bca的桥联作用连接Mn^(2+)形成一维链结构,并通过氢键相互作用与π-π堆积,进一步有序堆积形成三维网络结构;配合物2是由一个2,2′-bca配体和一个配位水分子组成,通过2,2′-bca配体的两个羧酸基团桥联Mn^(2+)形成无限三维框架结构。两种配合物均有良好的荧光性能和热稳定性。

甲烷储存吸附剂研究进展

介绍了甲烷(CH4)储存的原理和常用方法,其中吸附技术更具优势。活性炭长期以来被认为是最适合甲烷储存的吸附剂,研究程度也较为深入,但近几年来吸附性能提高方面一直未能取得明显突破。金属有机骨架化合物(MOFs)是近几年来研究最为热门的吸附材料,其具有孔隙率高、孔径均匀可调及孔壁表面可进行功能化等优点,在甲烷储存方面具有良好的应用前景。对吸附天然气(ANG)与天然气水合物(NGH)结合的天然气水合技术及ANG与压缩天然气(CNG)结合的新型吸附剂研究进展进行了综述。

NH_(2)-MIL-53(Fe)/PMS类Fenton体系对诺氟沙星降解的探讨

基于金属有机骨架化合物(MOFs)具有较高比表面积、较高孔隙率、结构可调和可功能化的特点,以2-氨基对苯二甲酸和N,N二甲基甲酰胺(DMF)为有机配体、Fe为中心金属,采用水热法合成了金属有机骨架材料NH_(2)-MIL-53(Fe),使用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱(FTIR)测试手段,对NH_(2)-MIL-53(Fe)材料样品的形貌、结构、组成进行了表征,研究了NH_(2)-MIL-53(Fe)为催化剂、过硫酸氢钾(PMS)为氧化剂对抗生素诺氟沙星(NOR)的降解。结果表明,在PMS投加量为0.2 g/L、催化剂投加量为0.3 g/L、初始pH值为6、温度为30℃时,该体系对初始质量浓度为10 mg/L的NOR的降解率达到85.10%,此时的NOR矿化率为52.33%。本试验采用的NH_(2)-MIL-53(Fe)/PMS非均相类Fenton解决了传统Fenton体系中反应pH范围窄、铁泥多、难处理、催化剂不易回收的难题,为降解抗生素的研究提供了新的途径,具有一定的发展前景,为工业降解抗生素提供了新思路,具有工业应用价值。