金属有机骨架薄膜用于小分子和离子的高效分离（英文）

综述了近几年金属有机骨架(MOF)薄膜在小分子和离子高效分离应用中的研究进展.MOF膜材料因具有结晶度良好、结构可设计、孔径可调和可功能化等特点,在分离领域展现出极大的潜在应用价值而受到广泛关注.鉴于近年来MOF膜材料在分离领域取得的巨大进展,对这一领域的前沿进展进行及时系统的总结,并对未来的发展趋势进行展望,具有重要的学术价值,也为科研工作者对MOF膜材料的研究提供了参考.本文首先总结了MOF膜的4种制备方法,包括LBL自组装法(液相外延和Langmuir-Blodgett沉积)、真空制备法(化学气相沉积和原子层沉积)、电化学沉积法和粉末沉积法;而后,详述了MOF膜在气体分离、液体分离及离子/质子传导等方面的应用;最后,总结了MOF膜材料领域当前存在的挑战及潜在解决途径,并对该领域的未来发展方向进行了展望.     

金属有机骨架材料在气体分离膜中的应用

金属有机骨架(Metal organic frameworks,MOF)是一种新型材料,有着比表面积高、孔径可调等优点,以此为基础制备MOF膜克服了 MOF材料界面相容性和热稳定性差的缺点,在气体分离领域具有良好的应用前景.本文介绍了 MOF膜的功能层应用、物理共混、界面聚合以及接枝改性;简述了每种方法对不同气体分离性...     

离子液体修饰金属有机骨架复合材料的制备及其在分离分析中的应用

金属有机骨架(MOFs)是一类新型多孔材料,具有孔径均匀、孔结构可调、易于合成和结构多样等特点。用离子液体(ILs)修饰MOFs构建的ILs/MOFs复合材料,在保留MOFs的结构特点外,还兼具ILs物化性质可调控和稳定性高等优点,在分离分析领域具有较大的发展潜力,引起了研究者的极大兴趣。本文主要综述了近五年来ILs/MOFs复合材料的制备方法及其在分离分析中的研究和应用进展,包括在吸附/萃取、色谱分离以及光谱和电化学分析中的应用研究,并对其发展趋势进行了展望。     

金属有机骨架材料在轻烃分离中的应用

金属有机骨架材料(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属离子或金属簇通过与有机配体自组装而形成的新型材料。近年来,金属有机骨架材料在轻烃(包括甲烷、乙炔、乙烯、乙烷、丙烯和丙烷)分离方面引起了广泛兴趣。本文简要地介绍了多种金属有机骨架材料分离不同轻烃气体的最新研究进展,并对影响分离效果的因素与研究前景进行了总结和展望。     

聚合物支撑的金属有机骨架膜的制备及其气体分离性能

由于MOF(金属有机骨架)膜与基底之间的作用力较薄弱,所以制备具有高的H_2渗透性和H_2/CO_2选择性的致密连续的大面积金属有机骨架膜仍具有巨大挑战。本文选取多孔Al_2O_3作为基底,在表面涂覆一层PIM-1(一种固有微孔聚合物),并对其进行羧基化处理,使得表面具有大量的羧基基团,随后利用羧基与金属之间的相互作用,原位生长得到了两种致密连续的聚合物支撑的MOF膜(PIM-1-COOH/ZIF-8和PIM-1-COOH/HKUST-1)。通过XRD的表征可以看出MOF膜是纯相的并且具有较高的结晶性;SEM的测试结果表明MOF膜是致密连续的并且MOF膜与基底之间紧密结合。气体分离测试结果表明,这两种MOF膜对H_2具有较高的渗透性以及H_2/CO_2选择性。在常温常压下,对于PIM-1-COOH/ZIF-8和PIM-1-COOH/HKUST-1膜,H_2/CO_2双组分气体的分离系数分别为7.32、9.69,并且它们H_2的渗透通量分别高于3.16×10~(-6)、1.14×10~(-6) mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1)。在单组份测试中,这两种MOF膜的H_2/CO_2的理想分离系数分别为7.70、12.04;H_2的渗透通量分别高达3.73×10~(-6)、3.86×10~(-6) mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1),这就表明这两种MOF膜有望在H_2的纯化和分离方面广泛应用。     

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/聚酰亚胺混合基质膜的制备及气体分离性能

合成了3种不同结构、 粒径和气体吸附性能的金属有机骨架材料(MOFs): 微米级Cu₃(BTC)₂、 亚微米级ZIF-8和S-Cu₃(BTC)₂. 氮气吸附等温线分析结果表明, ZIF-8和Cu₃(BTC)₂具有较大比表面积(1653和1439 m²/g), S-Cu₃(BTC)₂的比表面积为171.4 m²/g. 用共混法将MOFs直接引入聚酰亚胺中制备了MOFs/聚酰亚胺混合基质膜(MMMs). X射线衍射(XRD)和全反射红外光谱(FTIR-ATR)分析结果表明, MOFs在混合基质膜中保持物理和化学稳定. 气体渗透测试结果表明, MOFs的加入使膜的气体渗透分离性能明显提高, S-Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了1.75倍; ZIF-8和Cu₃(BTC)₂使渗透系数增加了3倍左右; 同时, 膜的气体分离系数变化很小.     

含低聚醚链共价有机骨架薄膜材料的制备及其离子分离性能

用2,5-二(2-甲氧基-乙氧基)对苯二甲酰肼(BMTH)和1,3,5-三甲氧基-2,4,6-三甲酰基苯(TpOMe)缩聚,基于界面聚合法,在多孔三氧化二铝(AAO)基底上制备出一种二维共价有机骨架(COF)膜TpOMe-BMTH,并研究了所得膜材料对锂、镁离子的分离性能。结果显示,TpOMe-BMTH/AAO膜具有高的结晶性和良好的稳定性,并表现出优异的金属离子选择性,在LiCl(0.1 mol·L^-1)和MgCl₂(0.1 mol·L^-1)组成的二元混合离子体系中,对Li⁺/Mg²⁺的分离因子高达258。基于密度泛函理论的平面波赝势方法计算表明,材料孔道中的富氧低聚醚链对 Li⁺和 Mg²⁺的结合能分别为-282.69和-13.46 kJ·mol^-1,使材料表现出强的亲锂特性,促进了Li⁺沿着COF膜的一维孔道进行吸附扩散,最终实现锂、镁离子的高效分离。     

金属氧化物@金属有机骨架复合材料研究进展

金属有机骨架(Metal-Organic Framework,MOF)复合材料是一种新型功能性材料,其中金属氧化物@MOF复合材料因结合了金属氧化物和MOFs的许多特性而受到人们的广泛关注,成为近年来MOFs材料研究的一个重要方向。本文综述了金属氧化物@MOF复合材料制备方法的研究进展,主要包括外延生长法、气相沉积法、模板法等,并分析了它们各自的优缺点;概述了金属氧化物@MOF复合材料在催化、传感、生物医药、吸附与分离方面的具体应用性能,以及在电化学研究领域的潜在应用;并提出今后金属氧化物@MOF复合材料研究的主要方向是开发简单高效的制备方法、选取新功能性金属氧化物以及探索复合材料的其它新型结构,以拓展其在工业上的应用。     

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...     

金属有机框架材料在分离分析领域的研究进展

金属有机框架材料是由金属离子节点和有机配体通过配位键连接形成的具有序多孔骨架的材料, 因其具有比表面积大、 孔隙可调及表面性质可控等优点而备受关注. 通过对有机配体和金属离子进行选择及对金属有机框架材料进行后修饰处理, 可实现对金属有机框架材料表面性质的调控, 以提升其选择性吸附及特异性识别等性能, 进而拓展其在分离分析等领域的应用. 本文从金属有机框架材料的表面性质调控出发, 介绍了其表面性质与分离分析性能的关系, 总结了近年来该领域的代表性工作, 并展望了金属有机框架材料在分离分析领域的应用前景.     

膜分离与分离膜

本文扼要阐述了膜分离技术的基本原理、特点、内容及其近５０年来的进展和在工业上的广泛应用,系统地叙述了目前应用最广泛的有机高分子膜的。文章分析了今后膜分离的发展动向并简要介绍了我国的有关情况。     

Pore Engineering for Covalent Organic Framework Membranes

Membrane technology is of particular significance for the sustainable development of society owing to its potential capacity to tackle the energy shortage and environmental pollution. Membrane materials are the core part of membrane technology. Researchers have always been pursuing predictable structures of advanced membrane materials, which provides a possibility to fully unlock the potential of membranes. Covalent organic frameworks(COFs), with the advantage of controllable pore microenvironment, are considered to be promising candidates to achieve this design concept. The customizable function of COF membranes through pore engineering does well in the enhancement of selective permeability performance, which offers COF membranes with great application potentials in separation and transportation fields. In this context, COF-based membranes have been developed rapidly in recent years. Herein, we present a brief overview on the strategies developed for pore engineering of COF membranes in recent years, including skeleton engineering, pore surface engineering, host-guest chemistry and membrane fabrication. Moreover, the features of transmission or separation of molecules/ions based on COF membranes and corresponding applications are also introduced. In the last part, the challenges and prospects of the development of COF membranes are discussed.     

二维金属有机框架纳米片的合成及在超电容和电催化领域的应用

二维金属有机框架(2D MOF)纳米片具有丰富且易暴露的表面活性位点、 高度有序的孔结构以及多样且可调的化学成分, 在电化学能量存储与转化中有利于降低反应电位, 提高扩散速率和反应速率. 关于2D MOF应用于电化学存储与转化的研究已有大量报道. 本文综合评述了近几年2D MOF的合成进展及其在超电容(SC)、 析氧反应(OER)、 析氢反应(HER)、 氧还原反应(ORR)和二氧化碳还原反应(CRR)的应用, 并对2D MOF作为电催化材料的研究现状和发展前景进行了总结与展望.     

方胺功能化荧光金属-有机框架材料的制备及对组氨酸的识别研究

以方胺功能化配体5,5′-[(3,4-二氧环丁-1-烯-1,2-二基)二(氮烷二基)]二间苯二甲酸(H₄L)和六水合硝酸钴为原料, 在碱性条件下通过水热反应制备了一种方胺功能化的金属-有机框架材料(Co-L). X射线单晶衍射结果显示, 该材料是由一维链通过CH…π和氢键相互作用形成的三维网络结构, 在b轴和c轴方向分别存在窗口直径为0.52和0.63 nm的一维孔道. 荧光测试结果表明, Co-L可在20种天然氨基酸中高选择性地检测组氨酸, 并对其检测机理进行了研究.     

A Cage-based Porous Metal-Organic Framework for Efficient C2H2 Storage and Separation

Exploring the application potentials of metal-organic frameworks(MOFs) in the field of light hydrocarbons storage and separation is of great significance for solving the critical energy problem. However, designing porous materials with efficient separation capacity is still a challenging task. In this work, we synthesized a cage-based porous materiel(FJI-H32) with a large surface area. After activation, FJI-H32 exhibits the feature of high C₂H₂ storage capacity(113 cm³/g) and promising C₂H₂/CO₂ separation ability at 298 K and under 100 kPa. More importantly, the C₂H₂/CO₂ separation was verified by actual breakthrough experiments.     

新型Cd(Ⅱ)-MOF的合成及对4-硝基苯胺的高效识别

采用新型1,3,5-三(1H-苯并[d]咪唑-2-基)苯(TBB)配体及2,5-二羟基对苯二甲酸(H₂dhtp)线性配体, 以Cd(Ⅱ)离子为中心节点, 构筑了具有新型拓扑结构(unj)的手性金属-有机框架材料[Cd(TBB)(dhtp) ](配合物1). 该配合物具有较强的光致发光性能, 可分散在溶液中荧光检测硝基配合物等污染物. 其中, 4-硝基苯胺对配合物1具有高效的荧光猝灭能力, 检测限可低至0.145 mg/L, 并具有较好的选择性.     

金属有机骨架复合材料RhB/MOF-5的制备及其发光性质

通过溶剂扩散法成功地将激光染料分子罗丹明B(RhB)组装到了金属有机骨架材料MOF-5中, 从而制备出具有光学活性的主-客体金属有机骨架复合材料RhB/MOF-5. 通过光学显微镜、XRD、FTIR、UV-Vis和PL表征证明RhB存在于MOF-5晶体孔道中, 而且该金属有机骨架复合材料表现出很好的光致发光性质.     

An Anionic Metal-organic Framework for Selective Adsorption Separation toward Methylene Blue and Rhodamine B

Microporous metal organic framework NOTT-210 was synthesized via solvothermal and dyes adsorption and separation properties were determined and discussed. NOTT-210 with anion characteristic can selective adsorb low concentrations of cationic dyes from effluents at room temperature. And that NOTT-210 can also separate the MB⁺ (methylene blue) and RB⁺ (rhodamine B) molecules because of size-dependent effect and kinetics-dependent effect. Hence, NOTT-210 is among the very few porous MOFs which not only can adsorb low concentrations of MB⁺ and RB⁺ molecules but also has the ability to separate their mixture.     

高稳定性金属有机配位聚合物膜的制备及二甲苯分离性能

以常见的多孔二氧化硅为载体, 采用晶种-二次生长法在溶剂热条件下制备了高稳定性的金属有机配位聚合物膜材料. 通过X射线衍射、 扫描电子显微镜、 单组分气体透过率和二甲苯同分异构体分离等测试手段对材料的结构、 形貌和性质等进行了表征. 二甲苯同分异构体的渗透汽化分离结果表明, 这种多孔膜材料对二甲苯混合物具有选择性吸附分离的性质. 进一步通过热处理、 超声处理和性能的重复表征, 证明了该膜材料具有优良的热稳定性和机械稳定性, 适于实际应用.