MOFs衍生材料的研究进展

介绍了MOFs衍生材料的来源和合成。简述了MOF以其衍生材料的研究进展,主要集中在MOFs和MOFs衍生材料的分类、制备和在各个邻域的应用。并对MOFs衍生材料的发展进行了展望。

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。

MOFs基柔性全固态超级电容器电极材料研究进展

近年来金属有机骨架(MOFs)基超级电容器(SCs)的快速发展已经达到满足便携式、可穿戴电子设备需求的水平.主要阐述MOFs基柔性全固态超级电容器的研究进展.至今,已经报道了一些MOFs材料直接用于柔性全固态超级电容器的研究,但较差的导电性限制其应用.目前,主要有三种方法提高MOFs材料的导电性:开发新型导电MOFs材料、不同的多功能MOFs基复合材料和MOFs衍生材料.对MOFs基柔性全固态超级电容器电极材料的分类和经典的MOFs基柔性器件制备技术进行讨论,为实现高性能MOFs基柔性全固态超级电容器的构建提供参考.

MOFs衍生多孔材料的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是由金属离子或团簇与有机配体构成晶态多孔材料,常被用作前驱体来衍生具有高比表面积、高孔隙率、孔径可调、高导电性和稳定性等优异性能的衍生多孔材料。本文论述了直接热解、共裂解、复合材料热解和溶液掺入后热处理四种不同制备MOFs衍生材料的策略以及MOFs衍生材料在有机催化、光催化和电催化中的潜在应用。

磷酸化MOF衍生碳基材料(PC-808-PO4)对U(Ⅵ)吸附性能的研究

以MOF-808为牺牲模板,经惰性气氛碳化和磷酸化改性制备磷酸化MOF衍生碳基材料PC-808-PO_(4),并考察其对U(Ⅵ)的吸附性能。结果表明,在p H 5.5和298.15 K时,PC-808-PO_(4)对U(Ⅵ)的最大吸附容量为391.54 mg/g。U(Ⅵ)在PC-808-PO_(4)上的吸附符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型,表明其为单层化学吸附过程。PC-808-PO_(4)对U(Ⅵ)的优异吸附效果可用于放射性废水中U(Ⅵ)的去除。

基于UiO-66系列衍生碳基材料负载Ru基催化剂研制及其氨分解制氢性能研究

采用水热法制备出正八面体的UiO-66和UiO-66-NH2,在氩气氛围下热处理以及氢氟酸刻蚀后,可获得了ZrO2/CN、ZrO2/C、CN和C四种载体材料,并以此为载体负载Ru金属。以氨分解制氢为模型反应,采用TEM和XRD对其结构进行了表征,主要研究UiO-66系列衍生碳基材料负载钌金属催化剂的的结构-性能关系。研究结果表明:ZrO2和N元素协同Ru可显著增加氨解性能,2%Ru-ZrO2/CN在550℃下转化率可达到99.01%以及具有最低的活化能Ea为31.60 kJ/mol。

基于Ce-MOF衍生的CeO_(2)/C复合材料修饰电极检测多巴胺

采用溶液法制备出铈金属有机框架(Ce-MOF)材料前驱体,在700℃下碳化得到CeO_(2)/C碳基材料,进一步酸化得到OA-CeO_(2)/C。通过扫描电镜、X射线衍射、傅立叶变换红外光谱等技术对材料进行表征,制备的OA-CeO_(2)/C具有规整的形貌。用OA-CeO_(2)/C复合材料构建了电化学传感器,并用于检测多巴胺。响应信号与浓度在0.1~1.3μmol/L和1.3~5.2μmol/L之间呈线性关系,检出限为0.04μmol/L,回收率为93.9%~100.7%,相对标准偏差为0.11%~0.21%。该电化学传感器可应用于牛血清中多巴胺的检测。

金属有机骨架材料在锂硫电池正极中的应用

锂硫电池因其具有高的理论能量密度,近年来成为高性能二次电池领域的研究热点。为了有效提升锂硫电池的电化学性能,具有孔径分布可控、孔隙率高以及易于功能化等诸多优点的金属有机骨架(MOFs)材料被广泛探索研究。通过对MOFs材料进行修饰改性,制备的多种MOF复合材料、MOF衍生材料表现出了更优的电化学性能,有效提升了电极反应动力学、改善了电池循环性能。针对当前锂硫电池研究中的关键问题,对各类MOFs材料、MOF复合材料和MOF衍生材料在锂硫电池正极中应用的研究进展进行了综述,并对未来MOF基材料在锂硫电池正极中应用的发展趋势作出了展望。

热解法制备MOF衍生多孔碳材料研究进展

纳米多孔碳材料因其丰富的空隙、大比表面积及易于设计等特点在工业上展现出巨大的应用潜力,而通过调控其组成结构以获得更优的性能并实现制备成本的控制一直是研究的重点.金属有机框架(MOFs)作为一种新型的晶态多孔材料,具有组成可调、结构多样、孔径可控等特点,在催化、能量储存和转化、气体储存、环境修复等诸多方面受到了广泛的关注.特别地,基于MOFs的结构与组成,MOFs被用作制备各种形式的纳米多孔碳材料以及新的多功能碳基复合材料的通用前体,与单个组件组装的复合材料相比,它往往表现出更优越的功能特性.本文综述了近年来采用MOFs热解的方法制备多孔碳材料的设计原理和策略,为获得高性能多孔碳及其复合材料提供借鉴并给出了未来的发展前景和挑战.

多孔碳包覆铜纳米颗粒的制备及性能表征——推荐一个化学综合实验

以Cu-MOF为前驱体,通过热解法制备氮掺杂多孔碳包覆铜纳米材料,采用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱仪(IR)等仪器对产物的形貌和组成进行表征。考察了不同热解温度对多孔碳材料形貌和组成的影响,探究其在硝基苯还原反应中的催化性能,并优化了反应条件。将材料的制备、表征和性能探究设计成一个综合实验,能够培养学生的科研思维和综合分析能力。

金属有机骨架衍生碳基材料用于吸附-降解有机污染物的研究进展

随着人类社会发展,抗生素、内分泌干扰物以及染料等持久性有机化合物的频繁使用引发的水环境污染将对人体健康和生态环境造成不可逆的危害。因此,寻找绿色、高效和低成本的污染物处理技术刻不容缓。金属有机骨架(MOFs)衍生碳材料具有结构可控性强、比表面积大、化学稳定性高、表面可功能化等特点,在吸附-降解去除持久性有机污染物领域有着广泛应用。综述了MOFs衍生碳材料的制备过程、性质特点、阐述了其吸附-降解有机污染物的应用。最后探讨了MOFs衍生碳材料在水环境吸附-降解有机污染物应用中面临的挑战,并对其在吸附-降解有机污染物领域的未来研究和应用进行了展望。

金属-有机框架材料在储能领域的应用

由于大比表面积、多孔隙性、结构可调、易于改性、复合容易等特性使得金属-有机框架材料及其衍生物被研究者广泛应用于电极材料、隔膜、电催化剂等储能领域材料,但是MOFs材料在实际投入应用中仍存在许多问题。本文综述了MOFs及其衍生材料在碱金属离子电池、金属-硫属电池、水系锌离子电池、超级电容器等储能器件中应用的最新进展,对于二次电池中常出现的枝晶生长、穿梭效应等问题提出设计解决思路。此外也总结了MOFs衍生碳材料异质结构、金属化合物结构改性的设计思路。最后对MOFs材料前驱体本征调控、衍生材料改性策略进行总结与展望。

金属-有机框架材料在光催化二氧化碳还原中的应用

CO2的过度排放导致全球环境问题日益严重,如何将CO2有效地利用起来成为全世界的研究热点。相比于高耗能的CO2捕获和储存(CCS)技术,通过催化反应将CO2转化为有价值的能源燃料是同时解决能源危机和环境问题的有效途径。其中,使用太阳能作为能量来源的光催化CO2还原技术更具应用前景。但是目前CO2光还原催化剂仍然存在很多缺点,如可见光响应能力低、光生电子空穴对复合严重、CO2吸附量小、产物的选择性低以及在含水环境中的产氢竞争反应等。金属-有机框架(MOFs)是由金属离子/簇和有机配体构成的一类独特的多孔晶态材料,具有可调的多孔结构、电子迁移速度快、CO2吸附量大等优点,在光催化CO2还原领域具有广阔的应用潜力。现有方法主要是通过对MOFs的功能化修饰、与其他功能型材料复合等获得高效的光还原CO2的催化性能。本文主要对近年来MOFs基CO2光还原催化剂(单一MOFs、MOFs基复合材料以及MOFs衍生材料)的研究现状进行了分析和讨论,并对MOFs材料在光催化CO2还原中的发展趋势进行了展望。