功能化金属有机骨架材料去除饮用水污染物的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是一类以过渡金属为中心、含杂原子的有机物为配体、通过配位作用形成的周期性网络多孔晶体材料。与其他的多孔材料相比,MOFs配体种类繁多,比表面积极大,孔径大小可调控且具有特殊(饱和或不饱和)的金属位点,在气体存储、催化、吸附与分离等领域有广阔的应用前景。近年来,功能化MOFs对污染物的富集和去除成为学者关注的热点。这是由于通过对MOFs进行功能化修饰,能够改变MOFs的孔径大小、表面带电性质等物化性质,从而实现对目标物更高效的吸附。该文综述了近年来功能化MOFs对饮用水污染物吸附的研究进展,包括饮用水污染物的类型及危害、功能化MOFs的制备方法以及去除饮用水污染物的应用,并对今后的发展前景进行了展望。     

基于金属有机骨架材料固定相的气相色谱分离应用

金属有机骨架材料(MOFs)是一类由有机配体和金属离子(或金属簇)自组装形成的新型多功能材料。MOFs具有孔隙度高、比表面积大、孔径可调、化学和热稳定性高等特点,被广泛应用于吸附、分离、催化等多个领域。近年来,MOFs作为新型气相色谱固定相用于分离异构体受到了广泛关注。与传统无机多孔材料相比,MOFs在结构和功能上展现出高度的可调性,通过合理地选择配体和金属中心,可以设计合成具有不同孔道大小和孔道环境的MOFs,从而分别从热力学和动力学角度优化色谱分离效果,有效提高分离选择性。该文结合MOFs的结构,讨论了MOFs气相色谱固定相分离不同类型分析物的分离机理。分离机理主要包括MOFs孔道的分子筛效应或形状选择性,MOFs不饱和的金属位点与分析物中不同的官能团之间产生的相互作用,分析物与MOFs孔道之间产生的不同范德华力、π-π相互作用和氢键相互作用。此外,MOFs的手性分离可能主要依赖于外消旋体与手性MOFs中手性活性位点之间的相互作用。该文也对不同分析目标物进行了归类,综述了多种MOFs气相色谱固定相对烷烃、二甲苯异构体和乙基甲苯、外消旋体、含氧有机物、环境有机污染物的气相色谱分离效果。最后,该文还对MOFs在该领域的应用进行了总结与展望,旨在为MOFs气相色谱高效分离的研究提供参考。     

功能性纤维状二氧化硅纳米粒子的调控制备及在吸附分离中的应用

利用吸附剂对环境中污染物进行分离去除是环境污染治理的有效方法和常用方法,其中以无机材料为载体的功能化吸附剂应用更为广泛。二氧化硅纳米颗粒具有稳定性好、易修饰、成本低和对环境友好等特点,在环境污染物的吸附分离方面具有广阔的应用前景。纤维状硅球与传统的二氧化硅纳米颗粒相比具有比表面积大、有开放孔道等优点,在实际吸附分离应用中能够提供更多有效吸附位点且孔道不易堵塞,是一种更具潜力的吸附剂载体。本文结合本课题组的研究工作对纤维状硅球的合成制备尤其是结构参数的调控方面进行了归纳分析;在分析近年来关于重金属、有机物、放射性核素等环境污染物处理相关研究的基础上,对功能性纤维状硅球在环境污染物吸附分离领域中的应用进行总结;最后从纤维状硅球合成方面的局限性以及应用方面的潜力对功能性纤维状硅球在吸附分离领域中的应用前景进行了展望。     

双金属有机骨架的制备及其吸附水体污染物的研究进展

近年来,随着农业化、工业化和城市化进程的推进,各行业排放的农药、兽药、重金属离子和染料等水体污染物对生态环境和人类的生产生活带来了巨大的危害,因此采取绿色且高效的方法去除污染物具有重要意义。金属-有机骨架（Metal-organic framework, MOFs）是一种由金属离子和有机配体组成的多孔结晶材料,具有可调节孔径和大比表面积等优势,在各个领域具有广泛的应用。然而,单金属MOFs虽性能优异,但孔隙小,活性位点少,而引入第2种金属离子形成的双金属MOFs材料具有孔道丰富、比表面积大、结构可调和丰富的活性位点等优点,广泛应用于催化、储存、载药和运输等领域。增加的吸附位点和增强的协同效应,使得双金属有机骨架材料在吸附领域有着潜在的应用前景。该综述对近8年双金属MOFs最新研究进展进行了总结,讨论了双金属MOFs在合成和应用方面所面临的挑战,并对它们的进一步发展前景进行了展望,为双金属MOFs的制备和污染物吸附应用提供参考。     

金属-有机骨架材料及其在催化反应中的应用

金属-有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)材料是由金属离子和有机配体通过自组装而成的具有多孔结构的特殊晶体材料。由于其种类的多样性、孔道的可调性和结构的易功能化,已在气体的吸附和分离、催化、磁学、生物医学等领域表现出了诱人的应用前景。本文介绍了MOFs材料的类型和常用的合成方法,综述了近年来MOFs材料在催化领域的应用,特别是以MOFs材料中骨架金属作为活性中心、骨架有机配体作为活性中心和负载催化活性组分的催化反应,并对MOFs材料的催化应用趋势做了展望,以期对MOFs材料的催化性能有比较全面的认识。     

金属有机骨架及其复合材料在分离领域中的应用进展

金属有机骨架（MOFs）是一类由无机金属离子与有机配体自组装形成的新型有机-无机杂化多孔材料,因具有比表面积超高、结构多样、热稳定性良好、孔道尺寸和性质可调等优势,在分离领域表现出重要的应用价值。然而,采用传统方法制备的MOFs多为粒径在微米或亚微米尺度的晶体,且颗粒形貌不规则,因此限制了MOFs在样品前处理和色谱固定相等领域的应用和发展。构建基于MOFs的复合材料是弥补MOFs应用缺陷的一项有效措施,有望在保留MOFs优越的分离特性的同时,引入基体材料的特定性能。该文简要综述了近年来MOFs及其复合材料在吸附、样品前处理和色谱固定相等分离领域中的应用进展,并对MOFs在分离科学中的应用前景做出展望。     

金属有机骨架材料在吸附分离大气污染物中的应用

大气污染问题是关系人民生命健康和经济社会和谐发展的重大问题.因此需要开发高效的吸附材料用于大气污染物的吸附和分离.金属有机骨架材料(MOFs)是一类新型的多孔材料,该材料具有结构多样、孔结构有序、大比表面积和高孔隙率等结构特点.MOFs通过调节有机配体的长度和官能团调节孔径和孔道尺寸,并进行功能化修饰在孔道中引入功能性...     

金属有机骨架材料在吸附分离研究中的应用进展

作为一种新型的纳米多孔材料,金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）在近二十余年中得到了飞速的发展.MOFs材料由无机金属离子和有机配体通过自组装形成,具有许多优于传统多孔材料的特性.超高的比表面积、较高的孔隙率、可调的孔道尺寸、良好的热稳定性和化学稳定性使得MOFs材料在多个领域中展现出了广阔的应用前景.随着研究的不断深入,MOFs材料被广泛应用于催化反应、吸附分离、生物医学等领域中,并表现出了优异的效果.本文着力于近年来MOFs材料在吸附分离研究中的进展,重点介绍了这类材料在能源气体贮存、碳捕获、膜分离、液相吸附、色谱的分离净化方面的应用,并对其今后的发展进行了展望.     

氨基酸功能化晶态多孔聚合物的研究进展

以金属有机框架(metal-organic frameworks, MOFs)和共价有机框架(covalent organic frameworks, COFs)为代表的晶态多孔聚合物,具有高比表面积、多样的结构、开放的孔道、丰富的官能团、易功能化等特点,在气体储存和分离、催化、储能、光电器件等领域都有着广泛的应用前景.氨基酸是构成多肽和蛋白质的基本结构单元,不仅具有重要的生物学功能,还在药物生产、生物降解塑料、手性催化剂等工业应用中发挥重要作用.将氨基酸引入到MOFs和COFs体系中,可赋予其柔性化骨架、特殊的孔道环境、手性识别位点等特征,并且在一定程度上提高框架材料的生物相容性、可降解性,进一步丰富晶态多孔聚合物的功能和应用.本综述概括了利用氨基酸功能化MOF和COF材料的制备策略,主要包括以氨基酸及其衍生物作为构筑单元、骨架共价修饰氨基酸、以氨基酸作为调节剂;并重点介绍了这些材料在手性拆分、催化、吸附以及质子传导等领域的应用.最后,本综述分析了当前氨基酸功能化的晶态多孔聚合物面临的困难与挑战,并对其未来研究方向进行了展望.     

三明治结构MOFs催化剂:调控加氢反应选择性

<正>金属有机骨架化合物(Metal-organic Frameworks,MOFs)是由无机金属离子或金属簇与桥连的有机配体通过自组装相互连接,形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料[1]。MOFs具有大的比表面积和规整的孔道结构,有利于底物和产物分子的扩散和传输。MOFs成为近十年来研究不衰的领域,一方面是因为研究者可以精准地定制自己所需的MOF,另一方面是其诸如气体吸附,催化等应用前景不断被展示。催化过程一直被视为MOF最有前景的应用领域,但是由于化学稳定     

MOFs and bone: Application of MOFs in bone tissue engineering and bone diseases

Metal-organic frameworks (MOFs), a class of hybrid materials, consist of organic linkers and bridging metal ions or clusters. Their tunable pore sizes, large surface area, good biocompatibility, structural variability in combination with materials and chemicals, and osteogenic effects provide potential approaches for bone tissue engineering and bone diseases. And there are more and more research on MOFs in the field of osteogenesis in recent years. This review presents an overall summary of the application in the bone tissue engineering and bone diseases of MOFs and their composites, starting with the synthesis of MOFs, which discusses the advantages and disadvantages of different syntheses. Then, the biological functions of MOFs are discussed, which are the basics of MOFs applied in the organism. Importantly, mechanisms and abundant applications of MOFs are detailed in the bone tissue engineering and bone diseases. Finally, some prospects of MOFs are discussed, for instance, exploring whether MOFs can be used to treat other bone diseases.     

MOFs for water purification

<正>Metal-organic frameworks (MOFs),as emerging porous crystalline materials,were constructed from metal ions or clusters as nodes and organic ligands as linkers.Due to the superior features like diverse structure,abundant functional groups,tunable pore channels,large specific surface area and so on,MOFs have received increasing attentions in various fields like gas separation&storage,catalysis/photocatalysis,adsorption,sensor,electrochemistry as well as biochemistry.     

Light-harvesting metal-organic frameworks (MOFs): efficient strut-to-strut energy transfer in bodipy and porphyrin-based MOFs

A pillared-paddlewheel type metal-organic framework material featuring bodipy- and porphyrin-based struts, and capable of harvesting light across the entire visible spectrum, has been synthesized. Efficient-essentially quantitative-strut-to-strut energy transfer (antenna behavior) was observed for the well-organized donor-acceptor assembly consituting the ordered MOF structure.     

导电MOFs在能源转化中的应用

可再生能源供应方案包括析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)和二氧化碳还原反应(CO2RR)等多种反应,电催化剂对这些反应至关重要。到目前为止,已有一系列导电MOFs作为与能源相关电催化电极材料的报道。本文从提高MOFs导电能力和对产物的选择性、增强MOFs的化学稳定性及增加MOFs的反应活性位点等方面介绍了导电MOFs作为电催化剂的设计策略,重点综述了其在能源转化涉及的HER、OER、ORR以及CO2RR方面的应用,并从材料制备和应用需求角度出发, 对高性能导电MOFs材料在电催化领域所面临的挑战和前景进行了展望。     

MOFs/水凝胶复合材料的制备及其应用研究

金属有机框架(MOFs)具有大量的孔隙结构和活性位点,在气体吸附、催化、医疗等领域均发挥了巨大的作用。MOFs是晶体粉末,具有脆性较大、在水中易分解和不易回收等缺点,从而限制了其应用。通过MOFs与柔性高分子的复合,特别是与水凝胶的复合,极大地改善了复合材料的柔顺性、可回收和可加工性等特性,进一步拓宽了MOFs的应用领域。本文详细阐述了基于水凝胶MOFs原位生成法、MOFs /水凝胶同时生成法和水凝胶包裹MOFs法等三种不同方法制备MOFs/水凝胶复合材料的研究进展,并对上述三种制备方法的特点及其产物特征进行了总结,进一步归纳了复合材料在生物医药、催化、废水处理和气体吸附等领域的应用。最后,对MOFs/水凝胶复合材料制备方法的改进和复合材料应用前景进行了深入讨论和展望。     

Combination of MOFs and zeolites for mixed-matrix membranes

Mixed-matrix membranes (MMMs) were prepared by combinations of two different kinds of porous fillers [metal-organic frameworks (MOFs) HKUST-1 and ZIF-8, and zeolite silicalite-1] and polysulfone. In the search for filler synergy, the MMMs were applied to the separation of CO(2)/N(2), CO(2)/CH(4), O(2)/N(2), and H(2)/CH(4) mixtures and we found important selectivity improvements with the HKUST-1-silicalite-1 system (CO(2)/CH(4) and CO(2)/N(2) separation factors of 22.4 and 38.0 with CO(2) permeabilities of 8.9 and 8.4 Barrer, respectively).     

UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用

本文综述了包括UiO-66、UiO-67和UiO-68在内的UiO系列金属-有机骨架（MOFs）材料的合成方法、结构特点及各类应用。系统介绍了利用包括扩散法、溶剂热法、微波辅助法、机械研磨法、持续流合成法及电化学合成法等方法合成UiO系列MOFs材料的反应条件、产物特征及优缺点。UiO系列MOFs因稳定的Zr-O键及超高的配位数而具有超高热稳定性和化学稳定性等,其在化学催化、光催化、气体吸附、气体分离、液相吸附有机污染物、荧光、传感、医学和电容器等方面均具有十分广泛的应用。同时,本文还根据UiO系列MOFs材料的研究现状对其未来发展趋势进行了展望。     

Extending the family of Zn-based MOFs: synthetic approaches to chiral framework structures and MOFs with large pores and channels

Tri- and pentanuclear, kinetically stable SBUs were exploited for the preparation of the novel MOFs [Zn(3)(BTEB)(2)(DMF)(2)] and (Me(2)NH(2))[Zn(5)(BTEB)(3)(μ(3)-OH)(2)(DMF)(2)]. The applied synthetic approach results in topologies that are stabilised by tritopic benzene-trisethynylbenzoic acid (BTEB) linkers giving rise to chiral frameworks with large pores or channels.     

UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用

本文综述了包括UiO-66、UiO-67和UiO-68在内的UiO系列金属-有机骨架(MOFs)材料的合成方法、结构特点及各类应用。系统介绍了利用包括扩散法、溶剂热法、微波辅助法、机械研磨法、持续流合成法及电化学合成法等方法合成UiO系列MOFs材料的反应条件、产物特征及优缺点。UiO系列MOFs因稳定的Zr-O键及超高的配位数而具有超高热稳定性和化学稳定性等,其在化学催化、光催化、气体吸附、气体分离、液相吸附有机污染物、荧光、传感、医学和电容器等方面均具有十分广泛的应用。同时,本文还根据UiO系列MOFs材料的研究现状对其未来发展趋势进行了展望。     

Two-dimensional MOFs: Design & Synthesis and Applications

For the past few years, two-dimensional materials have attracted widespread attention owing to their special properties and potential applications. It is well-known that graphene, transition metal disulfide compounds (TMDC), carbon nitride, transition metal carbonitrides (Mxenes), silene and hexagonal boron nitride are typical two-dimensional materials. Compared with these traditional two-dimensional materials, two-dimensional MOF is favored by numerous researchers because of its unique structure. Based on the unique metal ion and organic ligand coordination of MOF and two-dimensional layered structure, the applications of two-dimensional MOF were getting serious, including catalysis, supercapacitor, gas adsorption/separation, sensors and so on. This review presents a relatively comprehensive summary of the design & synthesis and applications of two-dimensional MOF over the past few years. Furthermore, the opportunities and challenges have been discussed to supply a promising prospect to this field.