金属有机框架材料吸附性能应用的研究

金属有机框架材料(MOFs)是一种多孔聚合物材料,其相关研究近年来取得迅速发展。MOFs是以金属离子为中心,桥连的有机配体作为支撑经延伸形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料[1]。由于其较强的功能性、较高的比表面积、超高的孔隙率以及可调控的孔道结构[2],MOFs在储气、分离、催化、载药和光学等领域受到了极大的重视,并具有广泛的应用前景。本文从MOFs材料的结构设计出发,介绍近几年MOFs材料在能源气体(H2、CH4)的储存,H2S、CO2、有机气体分子的捕集以及医学领域(对于一些药物的吸附装载)的研究进展,并对MOFs材料在应用上存在的问题进行了阐述,对其未来的发展趋势作出展望。     

镁金属有机框架材料应用研究进展

镁金属有机框架材料（Mg-MOFs）作为一类高比表面积、结构可设计的多孔功能材料,有其独特的优势,其应用涉及到诸多领域,为镁资源的开发利用开拓了新领域,近年来受到了广大科研工作者的关注。本文阐述了Mg-MOFs在气体吸附与分离、电极材料、荧光传感、催化、染料吸附、药物传递六个方面的应用,提出了Mg-MOFs今后研究重点,并展望了其应用前景。     

金属有机框架材料的研究进展

金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是一类由有机配体与金属中心经过自组装形成的具有可调节孔径的材料。与传统无机多孔材料相比,MOFs材料具有更大的比表面积,更高的孔隙率,结构及功能更加多样,因而已经被广泛应用于气体吸附与分离、传感器、药物缓释、催化反应等领域中。新兴材料的出现极大地促进了各个学科间的相互发展,本文综述了近年来MOFs材料的研究发展,包括MOFs材料自身的特点、国内外发展现状、应用领域以及复合MOFs材料的研究热点,并对今后的发展进行了展望。     

金属有机框架材料用于去除环境污染物研究进展

金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是以有机配体为连接体以及以金属离子或金属离子簇为节点,由配位键自组装形成的具有周期性结构的金属配位聚合物.自20世纪以来,MOFs的研究取得了突破性的进展.研究发现,MOFs不仅在光、电、磁、催化方面具有潜在的应用前景,而且在识别与交换、存储与吸附、化合物的选择性分离等方面也具有日益广泛的应用,正在发展成为一种新型多功能材料.近年来,研究人员对MOFs在吸附去除各种环境污染物机理和应用进行了较为系统深入的研究.本文就以下几方面进行阐述:MOFs对农药分子的吸附去除;水中有机染料分子与PPCPs(药物及个人护理产品)的吸附去除;水中重金属离子的吸附去除;大气中PMs(悬浮颗粒物)的吸附去除四个部分.     

羧酸类金属有机框架材料的合成及应用

金属-有机框架材料(Metal-Organic?Frameworks,简称MOFs)是由金属离子（簇）与有机桥接配体通过配位共价键或弱相互作用自组装形成的一类具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。羧酸类MOFs材料中金属中心和有机羧酸配体的可变性导致了其结构和功能的多样性,在气体的吸附与分离、荧光、传感、药物传输以及电催化等多个领域展现了独特的应用前景,并被认为是当今科学上最有前途的材料之一。对于有机配体的选择,从早期易坍塌的含氮杂环类配体过渡到了如今稳定性好的羧酸类配体,解决了不少以前出现的MOFs材料结构单一易坍塌问题。     

金属有机框架材料的制备及在吸附分离CO2中的应用

金属有机框架（MOFs）材料是当今的研究热点之一,是一类颇有潜力成为适用于CO₂吸附和分离的重要材料。本文从MOFs的发展及其所具有的特点、MOFs用于CO₂的吸附与分离所取得的突破性进展以及MOFs的传统合成及绿色制备方法三个方面展开论述。主要论述了MOFs适用于CO₂吸附的原理,及其相对于传统的CO₂吸附材料所具有的特点和优势,亦阐述了MOFs修饰与调变的方法。列出了MOFs用于单组分CO₂吸附及CO₂/CH₄、CO₂/N₂吸附分离的结果。同时,针对传统MOFs制备方法不适宜大规模CO₂捕集材料的生产,特别论述了机械化学合成法和新兴的潮湿矿物风化法,其均具有绿色化、无溶剂、低能耗和简单等特点,是一类较有研究价值和应用潜力的技术。随着温室效应和不可再生石化燃料的消耗等环境和能源问题的日趋严峻,研究及开发适用于CO₂捕集与封存技术的MOFs新材料迫在眉睫,且任重而道远。     

金属有机框架材料对Cr(Ⅵ)离子的吸附去除研究进展

重金属离子污染问题一直备受关注。开发利用多孔材料吸附去除水中重金属离子一直是材料、环境等相关学科领域的研究热点之一。金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一类新型的多孔材料,具有结构多样、比表面积大、孔径可调、孔表面特征易设计调控等特点,在气体分离、催化、传感等领域表现出极大的应用潜力。近年来,高稳定MOF材料的构筑取得了许多重大突破,大量研究工作探索了这类材料在水中的应用,包括水中重金属离子的吸附去除。Cr （Ⅵ）离子是一类毒性大、分布广的重金属离子,不同条件下存在形态多样,其吸附去除研究具有理论和实际意义。本文主要综述了近年来利用MOF材料吸附去除水中Cr （Ⅵ）离子的研究工作,并将这些材料归属为：（1）高稳定的锆基MOF、（2）阳离子框架型MOF、（3）后修饰的MOF及（4） MOF基复合材料4类;也对这些材料的Cr （Ⅵ）离子吸附机理、吸附量、材料再生性等进行了概括;最后分析了MOF材料在重金属离子吸附去除实际应用上存在的问题并展望了今后的重点研究方向。     

金属有机框架材料对Cr(Ⅵ)离子的吸附去除研究进展

重金属离子污染问题一直备受关注.开发利用多孔材料吸附去除水中重金属离子一直是材料、环境等相关学科领域的研究热点之一.金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一类新型的多孔材料,具有结构多样、比表面积大、孔径可调、孔表面特征易设计调控等特点,在气体分离、催化、传感等领域表现出极大的...     

共价有机框架材料在吸附领域的研究进展

共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks,COFs)是由有机结构单元通过共价键连接的具有期性结构的多孔化合物。共价有机框架材料具有永久的孔隙、高的比表面积、可调的孔径、易于功能化和高的水热稳定性等优点,广泛应用于许多领域。本文总结了COFs目前主要的合成方法,介绍了COFs在吸附领域的应用和发展。最后,文章指出未来的研究重点是发展更多有机反应和键连方式,合成具有高度稳定性和结晶度、成本低廉的功能性材料。     

二维金属-六亚氨基苯框架材料的气体吸附效应

利用密度泛函理论研究了气体分子(NH₃, H₂O, H₂S, NO₂)吸附在二维M₃(HIB)₂(M=Ni, Cu; HIB为六亚氨基苯)薄膜上体系的几何结构和电子结构的变化. 结果表明, 2种薄膜对气体分子的响应不同. 其中NH₃, H₂O和H₂S在M₃(HIB)₂薄膜表面的吸附较弱, 主要与薄膜的亚氨基形成氢键, 吸附能均小于-0.36 eV, 吸附对体系电子性质的影响很小. 但是 NO₂分子在薄膜表面形成化学吸附, 吸附能在-0.65~-1.72 eV范围内. 吸附NO₂分子使其电子结构发生明显改变, 如Cu₃(HIB)₂在费米能级处打开带隙, 由金属性质转变为半导体性质. 这是由于NO₂分子的p_z轨道与金属原子$d_{z}^{2}$ 轨道发生了强烈的轨道杂化. 此外, 研究发现高浓度的NO₂分子吸附能够使Ni₃(HIB)₂薄膜由非磁性变为磁性体系, 由普通金属性质变为半金属性质; 而高浓度的NO₂分子使Cu₃(HIB)₂薄膜由金属性质变为半导体性质, 薄膜电导率降低.     

八面体纳米笼构筑的金属-有机框架化合物

利用半刚性的三足羧酸配体1,3,5-tris[3-(carboxyphenyl)oxamethyl]-2,4,6-trimethylbenzene acid (H₃TBTC)与金属离子自组装成功合成了两例八面体纳米笼构建的金属-有机框架化合物: {[Zn₃TBTC₂(DMA)(H₂O)]·3DMA·3H₂O}_n (1), {[Cd₃TBTC₂(DMA)₂(H₂O)₂]·2DMA·2H₂O}_n (2). TBTC^3-配体在化合物中呈现出cis,cis,cis-和cis,trans,trans-两种构型. cis,cis,cis-构型的TBTC^3-配体与Zn₃(COO)₆次级结构基元(secondary building units, SBUs)构筑了畸变的八面体金属-有机纳米笼, 因而化合物的结构可以看成是八面体金属-有机纳米笼作为超分子构建单元(supramolecular building blocks, SBBs), 在空间上与cis,trans,trans-构型的配体相连, 最终形成具有(3,18)-连接的三维无限网络. 荧光测试结果表明, 化合物1～2的荧光都是基于配体的发射. 相对于配体的发射光谱, 化合物1～2的发射光谱展现出蓝移的现象. 气体吸附测试结果表明, 化合物1～2具有选择性吸附二氧化碳的能力.     

金属有机框架与新型载药体系

金属-有机骨架材料(MOFs)是一类由金属离子与有机配体之间的配位自组装形成的新型多孔复合材料。因其具有高比表面积、可调的尺寸、拓扑结构多样性、合成简便、有机基团易于功能化等优点使其在生物分析、成像、传感、催化、气体存储与分离以及药物运载等领域具有广泛的应用前景。这里通过简要介绍MOFs的研究背景,基于MOFs孔径的药物装载策略以及MOFs药物释放的刺激响应方式,阐述MOFs作为药物递送载体的最新进展,为后期药物载体的设计提供参考。     

互穿结构及混合配体对金属-有机骨架材料分离性能的影响

在以前的工作中, 我们利用蒙特卡洛和分子动力学模拟计算了具有互穿性结构及混合配体的金属-有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)分离CH₄/H₂的吸附选择性及扩散选择性. 研究了材料的互穿结构及混合配体对材料用于分离CH₄/H₂性能的影响. 在本工作中, 我们将以前的工作进行了扩展, 详细研究了材料的互穿结构及混合配体对材料用于分离CO₂/CH₄, CO₂/N₂和CO₂/H₂等含有CO₂的气体混合物性能的影响. 此外, 为了进一步阐明材料的结构对于其分离性能的影响, 我们亦研究了材料用于分离CH₄/H₂及CH₄/N₂. 从我们的结果可以看出, 相比无互穿结构的MOFs材料, 具有互穿结构的MOFs材料对所研究的所有混合气体的渗透选择性明显提高. 这是因为具有互穿结构的MOFs材料对混合气体的吸附选择性明显高于无互穿结构的MOFs材料. 结果表明, 如果将材料作为膜用于气体混合物分离, 使材料产生互穿结构是提高材料分离性能的一个很好的策略.     

水分子对金属有机骨架材料结构及性能的影响

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是一种新型有机-无机杂化材料,其在气体的吸附分离、催化、磁学、生物医学等领域表现出诱人的应用前景.但是,在水分子存在的情况下MOFs结构及性能会受到很大的影响,极大的阻碍了其工业化进程.本文系统介绍了水分子对MOFs结构的破坏机理,并从金属和配体两方面总结了在水分子存在的情况下MOFs的稳定性问题;阐述了水分子的吸附机理以及吸附水分子后MOFs性能的变化;并且对水分子影响问题的研究趋势做了展望,以期为今后的研究提供参考.     

水分子对金属有机骨架材料结构及性能的影响

金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是一种新型有机-无机杂化材料,其在气体的吸附分离、催化、磁学、生物医学等领域表现出诱人的应用前景。但是,在水分子存在的情况下MOFs结构及性能会受到很大的影响,极大的阻碍了其工业化进程。本文系统介绍了水分子对MOFs结构的破坏机理,并从金属和配体两方面总结了在水分子存在的情况下MOFs的稳定性问题;阐述了水分子的吸附机理以及吸附水分子后MOFs性能的变化;并且对水分子影响问题的研究趋势做了展望,以期为今后的研究提供参考。     

金属有机框架分离纯化C4～C6碳氢化合物的研究

C₄～C₆碳氢化合物作为重要的化工原料和能源,在传统的石化工业生产中,主要通过精馏进行分离提纯,此过程能耗高、设备费用昂贵、经济效益低.利用固体吸附剂进行吸附式分离,不仅可以降低能源成本,而且可以提高效率.金属有机框架（metal-organic frameworks,MOFs）作为一类由金属离子或团簇和有机单体组装而成的晶态多孔材料,具有高孔隙率、规整开放的孔道、丰富的官能团和多样的结构,在气体储存与分离中有着良好的应用前景.介绍了C₄～C₆碳氢化合物分离的重要性,并从MOFs分离机制出发,概述了目前MOF材料用于分离纯化C₄～C₆碳氢化合物的分离机理和研究进展,为开发新型具有良好分离性能的MOF材料提供研究思路.     

多孔金属有机框架的组装与性能研究进展

对多孔金属有机框架的组装及其对气体的吸附性能的研究进展进行了评述,并对磁性和手性多孔金属有机框架进行了介绍.     

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。