金属-有机框架作为超级电容器电极材料研究的综合性实验设计

介绍了一个综合性实验——金属-有机框架作为超级电容器电极材料的研究。实验内容包括金属有机框架的制备、单晶结构表征与电化学性能测试等主要内容。学生通过具体实验操作、电化学工作站使用、结构分析及数据处理等步骤，可充分了解目前热门的前沿领域，也可以对实验内容涉及的知识体系进行学习、归纳。本实验综合了无机化学、分析化学和物理化学的相关知识点与实验操作，可作为高年级学生开放实验进行开设。     

金属-有机框架材料的荧光探测应用进展

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体自组装而成的杂化多孔材料。 极高的比表面积和孔隙率,组成和结构可调节等特点赋予该材料灵活的设计性和丰富的功能性。 金属-有机框架材料的金属离子、有机配体和装载的客体分子等皆可作为发光中心,并能对离子或小分子产生特异性荧光响应,因此在荧光探测方面有广泛应用。 本文主要综述了近年来金属-有机框架材料在荧光探测方向的研究进展以及应用前景。     

金属-有机框架材料在癌症诊疗中的应用

成像技术的迅速发展使科学家和临床医生能够准确地了解癌症的发病机制和病理过程, 并根据患者的情况制定个性化的治疗策略. 将各种成像与治疗试剂整合为一体的癌症诊疗平台, 可以同时用于癌症的诊断和治疗, 受到了广泛的关注. 金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子/离子簇自组装而成的一种有趣而独特的多孔有机-无机杂化材料. 由于其易于后修饰、 孔隙和结构可设计、 功能可调等特点, 已被证明具有成为癌症诊疗药物负载平台的巨大潜力. 本文介绍了将诊疗药物负载到MOFs中的策略, 并综合评述了在磁共振成像、 计算机断层扫描成像、 正电子发射断层扫描成像、 光学成像和光声成像等多种成像技术指导下, MOFs作为癌症诊断和治疗平台的发展概况. 此外, 还讨论了MOFs在癌症诊疗和临床转化方面当前面临的挑战和发展前景.     

金属-有机框架衍生中空超级结构的研究进展:合成与应用（英文）

金属-有机框架(MOF)衍生功能材料的合理设计对于其应用具有重要意义.以简单MOF衍生物为基本单元组装成中空超级结构(HSSs)是提升材料性能的有效策略.目前关于MOF衍生物的综合评述已有诸多报道,然而鲜少针对HSSs的构筑和应用.本文系统总结了MOF衍生HSSs相关研究的最新进展.首先,根据结构差异将MOF衍生HSSs分为5种类型;其次,总结了由MOF衍生物构建HSSs的策略,着重阐述如何设计MOF前驱体和选择转化条件;随后,展示了MOF衍生HSSs在能源和催化相关领域的一些应用;最后,提出了MOF衍生HSSs研究领域所面临的挑战和机遇,旨在为MOF衍生材料的结构设计和性能强化提供一些思路.     

金属-有机框架材料在光电催化水分解领域的研究进展

光催化分解水是将太阳能转化为化学能的有效手段之一. 相比于粉末光催化, 采用H型电解池的光 电催化方法具有材料选择范围大、 载流子迁移和分离效率高、 电极易于回收等优点. 近年来, 金属有机框架 材料(MOFs)在光电催化水分解领域得到越来越多的应用. 相比于传统无机催化剂, MOFs光电极具有比表面积大、 结构易于调控等独特优势. 本文按照MOFs的应用形式分为纯MOFs、 MOFs与其它催化剂的复合结构和MOFs衍生物3类, 总结了近年来MOFs在光电催化水分解领域的研究现状和进展, 介绍了光催化/电催化领域的部分典型研究成果, 最后讨论了MOFs在光电催化水分解领域研究的重点和热点, 并对其未来发展做出了展望.     

功能化金属-有机框架材料在肿瘤治疗中的研究进展

恶性肿瘤由于其易转移、复发等特点,已经严重危害到人类的生命健康.近年来,研究人员设计了大量纳米药物载体,将抗肿瘤药物安全有效地运载到肿瘤,有效地提高了药效并降低了毒副作用.金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一类有序、多孔的晶态材料,具有比表面积大、结构可设计性强、易生物降解等独特优势,已经被广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递、生物大分子固载以及肿瘤治疗等方面.目前,基于MOFs的生物医用研究主要集中在MOF材料的可控合成,表面修饰,基于MOF独特理化性质发展的多模式成像技术以及肿瘤靶向的药物运载技术等几个方面.主要介绍了基于MOFs构建的生物功能化材料在肿瘤治疗中的应用,并对其在生物医学领域的应用进行了展望.     

金属-有机框架应用于锂离子电池的研究进展

综述了金属-有机框架应用于锂离子电池的研究进展。金属-有机框架在锂离子电池中的应用主要有以下两个方面:1)用作锂电负极材料;2)用作锂电正极材料。同时总结了金属-有机框架做锂电电极材料存在的问题,并提出解决的可能途径。最后,展望了金属-有机框架在储能领域中的应用前景。     

金属-有机框架材料在活性肽富集中的应用

生物活性肽在整个生理系统当中发挥着重要作用,对于生物活性肽的精确分析将有助于进一步开发其功效,然而当前对复杂生物系统中肽的分析依然存在相当大的难度,这是由于肽通常与高浓度蛋白质共存这一特质所造成的,严重降低了色谱中肽的分离效率,并在质谱中抑制肽的峰信号。鉴于此,人们引入金属-有机框架材料对活性肽进行富集分析。金属-有机框架(MOFs),是由金属离子或团簇和有机配体,通过配位键自行组装形成的具有多孔结构的有机-无机杂化材料。由于它们具有框架结构可调、高孔隙率、化学稳定性良好、可再生性、合成过程简单等优点而广泛应用于活性肽富集、气体吸附与分离、传感器、药物缓释与催化反应等领域。本文系统梳理了近年来MOFs材料用于磷酸肽、糖肽和内源肽等活性肽富集的研究进展,在此基础上总结了当前MOFs材料在该领域中存在的局限,并对研究新趋向提出了展望。     

稀土金属-有机框架在同分异构体传感材料中的应用

基于稀土金属离子独特的电子结构,稀土金属-有机框架的光致发光具有发射峰尖锐、量子产率高和发光寿命长等特点,可应用于针对特定功能化学物种的光学传感材料.稀土金属离子高的配位数和丰富的配位模式,使得稀土金属-有机框架具有结构多样性和可调性,可与不同的化学物种在结构和能级两个方面相匹配,是其具有传感功能的基础.关于同分异构体...     

荧光金属-有机框架材料在金属离子检测中的研究进展

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为一种新型的多孔材料,具有大的比表面积、可设计的框架结构、开放的金属活性位点以及易于化学修饰等优点,被广泛应用于识别、催化、吸附和分离等各个领域,已成为化学与材料研究领域的热点之一.在荧光传感领域, MOFs可以通过配体、金属中心的调控,以及配体与配体、配体和金属之间发生的能量转移或电荷转移,表现出丰富的荧光发射性能.本文根据荧光响应信号的变化(荧光淬灭型“turn-off”、荧光增强型“turn-on”和比率荧光型“ratiometric”)以及荧光传感的机理(竞争吸收、框架裂解、离子交换和配位作用),介绍了近年来荧光MOFs在金属离子检测领域的研究与应用现状,并进一步讨论了MOFs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.     

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。     

金属-有机框架衍生的中空碳材料及其在电化学能源存储与氧还原领域中的应用

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键连接形成的具有周期性网络结构的多孔配位聚合物。这类材料通常具有孔道规整、比表面积大、孔隙率高、结构可设计及孔壁易修饰等特点,诸多的优点使得MOFs的研究从配位化学跨越到多个学科领域,成为当前多学科交叉前沿热点之一。近来的研究发现,以MOFs为前驱体碳化后制得的碳材料可保留MOFs的大比表面积和多孔结构,同时可以实现均匀的杂原子(如N、P、S、B等)掺杂,而且通过选择合适的MOFs前驱体可调控产物的组成和形貌尺寸,这些显著的结构特征使其具备了成为高性能功能性材料的潜力。最近,以MOFs为模板或前驱体制备的中空碳材料引起了人们的广泛关注,这主要是因为中空结构可有效缓解材料在电化学过程中产生的体积变化及受到的冲击,而且中空结构可暴露出更多的活性位点,具有快速的传质过程,使得材料发挥出最优性能,故而此类材料可被用在二次电池、电容器、电催化等多种电化学器件和多个领域中。基于此,本文综述了MOFs衍生的中空碳材料在储能器件及电催化领域的研究进展,主要包括锂离子电池、锂硫/硒电池、钠离子电池、超级电容器、电催化氧还原等领域,并对这类材料当前面临的挑战及未来的发展趋势进行了阐述。     

基于金属有机骨架衍生电极材料的制备及其超级电容器性能研究

作为超级电容器的核心组件,其电极材料的性能直接决定了整个器件的性能.为进一步促进超级电容器的发展,开发性能优异的电极材料势在必行.金属有机框架(MOF)材料是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键形成的具有有序孔隙结构的配位聚合物.因具有高的比表面积、大的孔隙率及丰富多样的结构和功能等特点,MOF及其衍生物被广泛应用于超...     

金属-有机框架色谱固定相的研究进展

金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs),又称为多孔配位聚合物(Porous Coordination Pol-ymers,PCPs),是一类由金属离子与多齿有机配体通过配位键组装形成的网状结构的配位聚合物。由于具有比表面积高、热稳定性、机械稳定性和化学稳定性好和孔的可调性等特性,使其分析化学领域表现出了诱人的应用前景。本文综述了所有有关金属-有机框架色谱柱的研究进展。主要从色谱柱的类型方面进行论述,分析了不同类型色谱柱的优缺点。重点介绍了几种金属-有机框架色谱柱对芳香烃和烷烃的分析,并对MOFs色谱柱的发展方向和应用前景进行了展望。     

金属-有机框架材料在液相催化化学制氢中的研究进展

金属-有机框架(MOFs)材料是由金属簇节点或金属离子与有机配体连接而成的典型的无机-有机杂合物, 作为一类新兴的无机多孔晶态材料, MOFs因具有高度有序的多孔性、 结构可裁剪性、 高比表面积及灵活多变的骨架类型等优点而在工业合成、 能源开发、 环境治理和生物制药等领域展现出广阔的应用前景. 本文从氢能源的开发利用出发, 总结了近年来MOFs基纳米复合材料在催化化学制氢方面的研究进展. 讨论了常见的含氢量高的化学储氢材料, 包括氨硼烷、 甲酸和水合肼等; 催化材料主要有单一MOFs、 MOF基贵金属和非贵金属复合材料及MOF基衍生材料等. 最后, 对MOF基复合材料在液相催化化学储氢中的应用前景进行了展望.     

金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估

金属-有机框架材料在气体吸附/分离方面具有广泛的应用,因而引起国内外学者的广泛关注。本文以6种代表性的MOFs为例简单介绍了利用理论工具研究MOFs孔结构的方法。     

金属-有机框架材料孔结构的初步理论评估

金属-有机框架材料在气体吸附/分离方面具有广泛的应用, 因而引起国内外学者的广泛关注。本文以6种代表性的MOFs为例简单介绍了利用理论工具研究MOFs孔结构的方法。     

废弃聚对苯二甲酸乙二醇酯升级再造为碳材料和金属-有机框架材料

伴随着聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)被广泛应用于饮料瓶、纺织、薄膜和合成纤维,大量废弃PET制品造成的环境污染问题日益突出。将废弃PET升级化学回收,制备高附加值产品是解决废弃PET环境污染问题及使资源可持续发展的重要技术。结合本研究组在该领域的工作,本文介绍了近年来废弃PET高值化制备多孔碳和金属-有机框架材料(MOF)的研究进展,归纳了不同类型多孔碳和MOF的制备方法,总结了PET降解和碳化反应的影响因素和反应机理,概述了所制备的多孔碳和MOF在太阳能界面水蒸发以及与光催化降解污染物、热电发电集成中的应用,对未来的发展方向进行了展望。     

核壳结构金属-有机骨架及其衍生物在锂离子电池负极材料中的应用

金属-有机骨架(MOFs)材料具有比表面积较大、孔径可调、制备容易、结构与功能多样性等优势,被广泛应用于电化学能源转化与储存领域。其中独特的核壳结构材料由于表面修饰的作用往往更能表现出内核与壳层之间的协同作用。本文介绍了核壳结构MOFs作为锂离子电池负极材料的发展现状,并重点综述其衍生物(多孔碳材料、金属氧化物、金属硫/硒化物以及金属/金属氧化物)的制备方法以及在锂离子电池负极中的应用。MOFs经高温煅烧或改变化学反应条件可制备出结构可调的无机电极材料并表现出更优异的电化学性能。最后总结了核壳结构MOFs材料作为锂电负极材料存在的问题和挑战,并提出可能的解决途径和未来的应用前景。