基于超分子构筑模块和酰胺插入的螺旋配体的PCN类型金属有机骨架的结构和选择性吸附CO2

首次实现了窗口缩小的小斜方六面体超分子构筑模块(SBB)和酰胺功能化螺旋配体5,5’-(((1,1’-biphenyl)-2,2’-dicarbonyl)bis(azanediyl))diisophthalic acid (H₄L)的链接,形成了一个pcu拓扑的微孔金属有机骨架[Cu₂(L)(H₂O)₂]·DMF·6H₂O(NTUniv-53),其在室温下展示了良好的二氧化碳吸附选择性。由于窗口缩小和酰胺的共同作用,该选择性基本不受温度变化的影响。     

通过金属离子刺激调节金属有机骨架结构用于光催化CO2还原

通过自组装得到一种具有适中配位键强度和适度骨架柔性的二维Cd基金属有机骨架(MOF){[Cd (HL)(BPY)_0.5(H₂O)]·2H₂O}_n(1),其中H₃L=4,4′,4″-(亚硝基三(亚甲基))三苯甲酸,BPY=4,4′-联吡啶)。由于其独特的结构特征,在金属离子(Zn²⁺/Ni²⁺/Co²⁺)刺激下,1逐渐转变成相应金属离子主导的MOF结构2、3和4。在此过程中,随着金属离子Cd²⁺→Zn²⁺、Cd²⁺→Ni²⁺和Cd²⁺→Co²⁺的交换,1通道中自由的Cd²⁺和L3-与MOF的骨架进行融合,导致通道空间的扩大,发生次级构筑单元(SBU)的转变,进而形成可调节的骨架。光催化二氧化碳还原结果表明,由离子交换所得到的新结构在催化效率上并没有很大改观,但在产物选择性上却有极大地提升(其中配合物3展示出100%的CO选择性)。     

通过金属离子刺激调节金属有机骨架结构用于光催化CO2还原

通过自组装得到一种具有适中配位键强度和适度骨架柔性的二维Cd基金属有机骨架(MOF){[Cd (HL)(BPY)_0.5(H₂O)]·2H₂O}_n (1),其中H₃L=4,4'',4″-(亚硝基三(亚甲基))三苯甲酸,BPY=4,4''-联吡啶)。由于其独特的结构特征,在金属离子(Zn²⁺/Ni²⁺/Co²⁺)刺激下,1逐渐转变成相应金属离子主导的MOF结构2、3和4。在此过程中,随着金属离子Cd²⁺→Zn²⁺、Cd²⁺→Ni²⁺和Cd²⁺→Co²⁺的交换,1通道中自由的Cd²⁺和L^3-与MOF的骨架进行融合,导致通道空间的扩大,发生次级构筑单元(SBU)的转变,进而形成可调节的骨架。光催化二氧化碳还原结果表明,由离子交换所得到的新结构在催化效率上并没有很大改观,但在产物选择性上却有极大地提升(其中配合物3展示出100%的CO选择性)。     

室温快速合成Ag基金属有机骨架材料用于电催化还原CO2

选择具有强给电子能力的1,2,4-三唑为配体,成功合成了银基金属有机骨架材料(Ag-MOF)并用于电催化还原CO₂反应(CO₂RR)。借助粉末X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、计时电流法等表征手段对材料的晶体结构、形貌和电催化CO₂RR性能进行了系统的研究。与商品化的纳米Ag颗粒对比,Ag-MOF展现出更优异的电催化CO₂RR产物选择性、催化活性和稳定性,在-0.9 V (vs RHE)时,CO的法拉第效率高达96.1%。当电压为-1.1 V (vs RHE)时,电流密度可达17 mA·cm^-2,且电极可以稳定运行300 min。这说明通过选择合适的配体结构,可以改变催化位点周围的化学环境,从而高效将CO₂转化为目标产物。     

室温快速合成Ag基金属有机骨架材料用于电催化还原CO2

选择具有强给电子能力的1,2,4-三唑为配体,成功合成了银基金属有机骨架材料(Ag-MOF)并用于电催化还原CO₂反应(CO₂RR)。借助粉末X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、计时电流法等表征手段对材料的晶体结构、形貌和电催化CO₂RR性能进行了系统的研究。与商品化的纳米Ag颗粒对比,Ag-MOF展现出更优异的电催化CO₂RR产物选择性、催化活性和稳定性,在-0.9 V (vs RHE)时,CO的法拉第效率高达96.1%。当电压为-1.1 V (vs RHE)时,电流密度可达17 mA·cm^-2,且电极可以稳定运行300 min。这说明通过选择合适的配体结构,可以改变催化位点周围的化学环境,从而高效将CO₂转化为目标产物。     

室温快速合成Ag基金属有机骨架材料用于电催化还原CO2

选择具有强给电子能力的1,2,4-三唑为配体,成功合成了银基金属有机骨架材料(Ag-MOF)并用于电催化还原CO₂反应(CO₂RR)。借助粉末X射线衍射、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、计时电流法等表征手段对材料的晶体结构、形貌和电催化CO₂RR性能进行了系统的研究。与商品化的纳米Ag颗粒对比,Ag-MOF展现出更优异的电催化CO₂RR产物选择性、催化活性和稳定性,在-0.9 V (vs RHE)时,CO的法拉第效率高达96.1%。当电压为-1.1 V (vs RHE)时,电流密度可达17 mA·cm^-2,且电极可以稳定运行300 min。这说明通过选择合适的配体结构,可以改变催化位点周围的化学环境,从而高效将CO₂转化为目标产物。     

生物金属有机框架ZnBTCA对CO2的选择性吸附性能

采用溶剂热法制备的生物金属有机框架ZnBTCA,在CO_2的吸附过程中表现出有趣的主客体化学现象,通过计算发现随着CO_2吸附量的增加,吸附焓逐渐增大。采用4种模型分别对其进行拟合,并通过理想吸附溶液理论模拟预测ZnBTCA对二元混合气体的选择性,试图找到ZnBTCA反常吸附行为的合理解释:ZnBTCA带有氨基和N-活性位点,且孔道内含有大量的客体离子。虽然ZnBTCA孔径较大,但由于其本身的阴离子框架,孔道中的(CH3)2NH2+抗衡离子并未完全去除而降低了可接触的微孔体积,在吸附过程中存在分子筛效应,在二元混合气体中对CO_2具有很高的吸附选择性。     

一个微孔钴基金属有机骨架的合成及其选择性气体吸附

利用硝酸钴与配体5,5''-di(1H-1,2,4-triazol-1-yl)-(1,1''-biphenyl)-2,2''-dicarboxylic acid (H₂DTBDA)进行溶剂热反应,制备了一个结构新颖的金属有机骨架{[Co(DTBDA)]₂·DMF·MeOH}_n (FJI-H37)。FJI-H37不仅具有适合气体分子吸附的0.69 nm的微孔,还具有良好的热稳定性及有机溶剂容忍性。气体吸附测试表明FJI-H37不仅能从C₂H₂/CO₂(体积比50:50)混合气中选择性吸附C₂H₂,还可以从CO₂/N₂(体积比15:85)和CO₂/CH₄(体积比50:50)混合气中选择性捕获CO₂;固定床突破实验进一步证实了其高效的气体分离能力。     

一个微孔钴基金属有机骨架的合成及其选择性气体吸附

利用硝酸钴与配体5,5''-di (1H-1,2,4-triazol-1-yl)-(1,1''-biphenyl)-2,2''-dicarboxylic acid (H₂DTBDA)进行溶剂热反应,制备了一个结构新颖的金属有机骨架{[Co (DTBDA)]₂·DMF·MeOH}_n (FJI-H37)。FJI-H37不仅具有适合气体分子吸附的0.69 nm的微孔,还具有良好的热稳定性及有机溶剂容忍性。气体吸附测试表明FJI-H37不仅能从C₂H₂/CO₂(体积比50∶50)混合气中选择性吸附C₂H₂,还可以从CO₂/N₂(体积比15∶85)和CO₂/CH₄(体积比50∶50)混合气中选择性捕获CO₂;固定床突破实验进一步证实了其高效的气体分离能力。     

一个微孔钴基金属有机骨架的合成及其选择性气体吸附

利用硝酸钴与配体5,5''-di (1H-1,2,4-triazol-1-yl)-(1,1''-biphenyl)-2,2''-dicarboxylic acid (H₂DTBDA)进行溶剂热反应,制备了一个结构新颖的金属有机骨架{[Co (DTBDA)]₂·DMF·MeOH}_n (FJI-H37)。FJI-H37不仅具有适合气体分子吸附的0.69 nm的微孔,还具有良好的热稳定性及有机溶剂容忍性。气体吸附测试表明FJI-H37不仅能从C₂H₂/CO₂(体积比50∶50)混合气中选择性吸附C₂H₂,还可以从CO₂/N₂(体积比15∶85)和CO₂/CH₄(体积比50∶50)混合气中选择性捕获CO₂;固定床突破实验进一步证实了其高效的气体分离能力。     

离子液体功能化金属有机骨架材料催化CO2环加成反应研究进展

金属有机骨架(Metal-organic frameworks, MOFs)材料因具有超大比表面积、可修饰的化学结构、可调的孔隙形状和大小、开放的金属位点等独特的结构优越性而被广泛用于催化CO₂环加成反应的研究中。然而,大部分MOFs材料在此反应中往往需要在助催化剂或溶剂的存在下才能发挥其催化性能,这也导致了产物分离困难、资源浪费等问题。因此,开发能够单独催化CO₂环加成反应的MOFs材料成为当前科学家们研究的热点。在MOFs骨架上或孔腔内修饰离子液体是构筑此类催化体系的一种重要途径。本文对近年来这类MOFs的构筑策略、催化CO₂环加成反应的性能以及催化机理进行了总结,同时还对MOFs组成、形貌以及催化反应条件等因素对催化活性的影响进行了探讨。     

离子液热条件下金属有机骨架化合物的合成

以1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐为溶剂, 在离子液热条件下得到两个化合物Zn3(BDC)3(MIA)2(1) 和Zn(HBTZ)(MIA)(BPY)(2). X射线衍射分析表明, 两种化合物的晶体分别属于单斜晶系, C2/c空间群和正交晶系, Fdd2空间群. 化合物1为三维结构, 在除去端基的N-甲基咪唑后, 形成了大约0.9 nm×0.9 nm的一维菱形孔道. 化合物2中的链状次级结构单元则通过π键和氢键作用形成了超分子结构.     

CO2吸附活化的研究进展

本文分析讨论了CO₂ 在金属催化剂和金属氧化物催化剂上吸附活化的机理及活化吸附态的反应性能, 提出了CO₂ 作为一种温和氧化剂在化工生产中加以综合利用的有效途径。     

氨/醛基金属有机骨架材料合成及其在吸附分离中的应用

吸附分离过程具有高效率、低能耗等特点,广泛用于石油、化工、制药、环保等诸多领域。其中,吸附分离材料的结构特点(如比表面积、孔径、孔体积、表面官能团等)对吸附分离效果起决定性作用。金属有机骨架(MOF)材料具有优异的孔结构特点,同时其表面还具有丰富的官能团(—NH₂、—CHO等),易于后修饰功能化并赋予其特定的功能,从而增强MOF材料与吸附质之间的相互作用,实现较高的吸附容量和分离选择性。以此为导向,本文首先概括了氨/醛基MOF材料的合成策略,总结了亚胺共价后修饰MOF (ICPSM-MOF)材料的研究进展,并重点介绍了这类材料在气、液相吸附分离领域的应用,最后分析了当前ICPSM-MOF材料面临的困难与挑战,并对其未来研究方向进行了展望。     

碱性金属修饰金属有机骨架材料MOF-5吸附位点及其常态下分离二氧化碳/甲烷的应用

利用“一步法”合成并表征了4种碱性金属修饰的金属有机骨架材料MOF-5(记作M-MOF-5,M=Li,Na,K,Mg)。 并应用理想溶液吸附理论(IAST)对样品吸附选择性进行计算比较。 结果表明,碱性金属掺入可以降低MOF-5材料骨架结构的“互穿”程度,同时,在常温常压下,M-MOF-5对CO₂/CH₄的吸附选择性相对MOF-5(选择性为3.79)有着显著提高,尤其是Li-MOF-5(选择性为7.39)。 此外,Li-MOF-5的CO₂捕获能力相对MOF-5也有提高。     

三维金属有机骨架微孔晶体化合物Cd5(BTC)4(H2O)8·6H2O的合成与晶体结构

通过改变合成条件合成了最大宽度达到2.6 nm的特殊“Z”字形孔道的新型金属有机骨架微孔晶体化合物Cd5(BTC)4(H2O)8·6H2O, 并通过ICP、元素分析、热重(TGA)和X射线单晶衍射分析对其进行了表征.     

新型金属有机气凝胶的合成、 表征及气体吸附性能

利用高稳定性的UiO-66系列金属有机骨架多孔材料制备金属有机气凝胶材料, 制得的UiO-66系列金属有机气凝胶材料具有多级孔结构和较高的比表面积, 在气体吸附分离领域具有较大应用潜力. 气体吸附实验结果表明, UiO-66-NH₂金属有机气凝胶材料具有极佳的CO₂吸附性能和CO₂/CH₄分离性能, 通过理想吸附溶液理论计算得出其吸附选择性高达18.3.     

高稳定性金属有机骨架UiO-66的合成与应用

金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属中心与有机配体自组装而成的、具有三维网状有序孔结构的新型多孔晶体材料,其具有超高的比表面积、种类和结构多样性、可化学功能化等特点,在多个研究领域显示出了潜在的应用前景,已成为当前化学、材料学科的研究热点之一。 然而大多数MOFs材料的稳定性较差,极大地束缚了MOFs材料的发展。 以Zr为金属中心,对苯二甲酸为有机配体的UiO-66具有较好的热稳定性,结构可在500 ℃保持稳定,并且其还具有很高的耐酸性和一定的耐碱性,引起了人们的关注。 本文主要综述了UiO-66在合成调控、功能化合成和后改性方面的研究现状,以及其在吸附和催化等领域的应用前景。     

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...     

季铵功能化的金属有机骨架对水中双氯芬酸钠的高效吸附与去除

通过两步合成法制备了季铵功能化的金属有机骨架MIL-101（Cr）即MIL-101（Cr）-NMe₃,并考察了该材料对双氯芬酸钠（DCF）的吸附行为。通过不同浓度的DCF在MIL-101（Cr）-NMe₃吸附剂上的动力学数据,以及在不同温度下的吸附平衡等温线和MIL-101（Cr）-NMe₃吸附剂的重复使用性能考察,发现该材料对DCF的吸附过程符合准二级动力学方程,吸附平衡等温线符合Langmuir等温吸附模型,在20℃下的最大吸附量为310.6 mg/g,5次循环使用后吸附量未明显减少。MIL-101（Cr）-NMe₃对DCF的吸附作用机理可归结为静电相互作用和π-π相互作用,吸附效果远大于未修饰氨基的MIL-101（Cr）。可以预见该材料对水中DCF的去除具有良好的应用前景。