摘要：综述了近几年表面修饰手段在金属-有机骨架(MOF)薄膜制备中的应用研究进展。MOF材料由于具有结构可设计、孔道尺寸可调且可功能化等特点,在气体分离膜领域具有极大的应用价值。制备连续致密MOF膜的关键是解决MOF与基底之间的界面结合问题。表面修饰可改善基底表面的物理化学性质,增强MOF与基底之间的相互作用力。本文从有机分子修饰、无机化合物修饰和MOF晶种修饰三方面入手,介绍修饰手段在MOF薄膜制备中的应用研究进展。其中,着重阐述了不同修饰手段的修饰机理,分析了修饰手段对MOF薄膜的制备及其气体分离性能的影响。研究表明,MOF的种类繁多且成膜过程复杂,有时单一的修饰手段无法制备高质量的MOF薄膜。因此,文中指出根据MOF和基底的性质,选择不同的修饰手段结合使用将是MOF薄膜制备的一个重要发展方向。

摘要：金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)是由金属节点与有机配体通过配位键连接而成的高度有序的多孔网络框架材料。MOFs具有比表面积大、可设计和调控的结构、主-客体相互作用的性质和强度,在气体吸附、储存、催化、传感、磁学、光学、电化学、药物传输等领域有着巨大的应用潜力,成为近20年来发展最为迅速的一类新型多孔功能纳米材料。开发MOF功能膜器件和装置更需要合成MOF膜而非MOF晶体体相材料,但合成完整、无缺陷的MOF膜仍要面对挑战。合成MOF膜的方法主要有水热合成法、微波合成法、超声合成法、机械球磨法和电化学合成法。电化学合成法快速、在常温常压下进行、化学试剂消耗少,与通常耗时长、不能在常温常压下合成的其他几种方法相比具有明显的优势。本文综述了近10年来电化学合成MOF膜的阳极合成法、阴极合成法、间接双极沉积法、电位移法、电泳沉积法及其应用方面的研究进展,并关注各电化学合成法的优缺点及其在MOF膜制备方法、成膜原理上的差异。

摘要：近年来,工业化污染严重导致各类细菌滋生,致病性细菌感染可通过各种方式进行快速传播,存在很大的感染风险。因此,开发高性能的抑菌材料并研究其抑菌机制具有重要的应用价值。为了解决这一问题,本文设计通过亚氯酸钠溶液改性锆基金属-有机骨架材料UiO-66-NH_(2),制备了一种新型纳米复合抑菌材料UiO-66-NHCl,采用XRD、FTIR、SEM、TEM、EDS和XPS等对金属-有机骨架(MOF)复合材料结构和化学组成进行表征,同时探索不同负载工艺对氯负载量的影响,并对UiO-66-NHCl复合材料的抑菌性能及皮肤刺激性实验进行研究。结果表明:通过浸渍键合的方法在UiO-66-NH_(2)上引入了活性氯,改变UiO-66-NH_(2)在NaClO_(2)溶液中的氯负载比例(质量比m(UiO-66-NH_(2))∶m(NaClO_(2)))和氯化时间可以提高氯负载量,当氯负载比例为1∶5、氯化时间为4 h时,氯负载量最高;在高温、高湿和强光等条件下,仍能保持其原始氯负载量的80%,有较好的稳定性。抑菌活性表明,相比于原始UiO-66-NH_(2)材料,UiO-66-NHCl复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均有抑制作用,氯含量较高的样品显示出较高的抑菌效果,且无刺激性。

摘要：高效分离CH_(4)/N_(2)混合物是实现低浓度煤层气利用的关键之一。基于原位封装策略采用一锅法将FeTPPs成功封装至CuBTC的孔隙中,通过两者的协同作用达到强化CH_(4)/N_(2)混合气体吸附分离的目的。实验结果显示,FeTPPs的封装增强了吸附剂与CH_(4)间的相互作用反而削弱了吸附剂与N_(2)间的相互作用,因此FeTPPs的封装有利于CH_(4)/N_(2)混合气体的吸附分离。基于理想吸附溶液理论(IAST)计算发现,在几乎不损失CH_(4)吸附量的情况下,常温常压下FeTPPs@CuBTC复合材料对CH_(4)/N_(2)混合气体的吸附选择性可达5.4,是CuBTC的1.28倍,也高于目前已报道的大部分zeotile和MOF材料。证实了FeTPPs封装策略在低浓度煤层气分离领域的应用潜力,也为新型吸附剂材料的开发提供了新的设计思路。

摘要：金属-有机骨架(metal-organic frameworks, MOFs)是一种通过有机配体连接的新兴多孔材料,在气体储存、药物运输、催化和化学传感等方面存在广泛的应用前景。概述了基于密度泛函理论(density functional theory, DFT)与机器学习(machine learning, ML)相结合预测与设计Fe基MOFs的最新研究进展,详细描述了当前主要的Fe基MOFs材料的合成方法,指出了该类材料的晶体结构及配位环境特点。通过将纳米粉体与Fe基MOFs材料相结合的方式对Fe基复合材料的合成方法进行概括。总结了Fe-MOFs及其复合材料在电催化固氮、吸附、导电、催化等性能的应用,并指出了当前Fe-MOFs及其复合材料在发展中存在的不足。最后,对Fe基MOFs及其复合材料进行总结与展望。

摘要：金属-有机骨架(MOF)晶体的实际应用通常受其粉末形态的限制。将天然轻木作为基体负载MOF颗粒,采用简便通用的生长策略成功制备了一系列新型MOF@木材(MOF=UiO-66,ZIF-8和ZIF-67)复合材料,并系统研究了其微观结构、阻燃性能及其对亚甲基蓝(MB)染料的吸附行为。研究结果表明,不同晶粒尺寸和形貌的MOF引入木材基体后,大量均匀分布在木材支架内的管腔表面并保持了其结晶度。其中,ZIF-8@木材具有更加优异的MB吸附能力,对MB的去除率为82.5%,最大吸附量可达210.9 mg·g_(-1)。吸附过程符合伪二阶动力学模型,说明MOF@木材对MB的吸附主要为化学吸附。此外,UiO-66的掺入对木材基体早期热稳定性和炭层形成的影响优于ZIFs。相比于天然木材,UiO-66@木材的热释放峰值(PHRR)由94.5 W·g_(-1)急剧降至36.5 W·g_(-1),总热释放量(THR)从7.7 kJ·g_(-1)下降到5.4 kJ·g_(-1)。同时,在800℃的炭化率显著提高了84.8%。本研究为设计和构筑功能化MOF@木材复合材料提供了新的途径,可能促进其在环境和绿色建筑等领域的应用。

摘要：荧光金属-有机骨架(LMOFs)是一类由金属离子和有机配体构筑的新型多孔材料,因其对污染物具有高效可靠的监测性能而备受关注。综述了荧光金属-有机骨架在识别阴阳离子、硝基爆炸物和抗生素等污染物方面的应用,且对识别的机制进行了分析,旨在为日后设计出更具应用前景的荧光金属-有机框架材料提供有益借鉴。

摘要：随着超级电容器在储能领域的广泛应用,电极材料的研制越来越受到产业与科学界的关注。通过金属-有机骨架(MOFs)设计了制备超级电容器用过渡金属氢氧化物的实验,运用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜对产物的结构与形貌进行表征,并用循环伏安法进行相应的电化学分析。该实验可以让学生了解MOFs材料的基本特性以及电容器的储能原理和测试方法,掌握影响过渡金属氢氧化物电化学性能的关键因素。实验内容与所学理论知识相结合,通过实验验证所学知识内容,并锻炼学生分析问题的能力,激发创新思维。

摘要：金属-有机骨架材料(MOFs)是通过共价键构成的三维多孔材料,具有较大比表面积和可调的孔径。采用层层组装的方法,成功制备了球形的磁性核-壳多孔吸附剂Fe3O4@MIL-100(Ni),比表面积达到了193.42m2/g,对水溶液中罗丹明B染料具有较强的吸附能力。pH值小于3时,吸附达到最佳。同时,Fe3O4@MIL-100(Ni)的磁性使得其极易磁性回收再处理。