MOFs材料的国内外研究现状(1)国内关于MOFs材料的研究国内目前在这个领域投入研究精力的学者很多,如胡玉平等[2]采用溶剂热法合成了一种新的含铝多孔金属有机骨架材料。还有相关学者合成二维层状的MOFs材料进行吸附性能的研究[3]。因MOFs材料具有卓越的吸附性能,太原理工大学相关科研人员对其吸附O2的性能进行了系统研究[4]。有些学者不止关注MOFs材料本身,还关注功能化的材料或者是复合材料对吸附性能的影响,如安徽大学张永飞[5],还有李柏年等进行双功能化MOFs材料的研究[6]。功能化MOFs材料对铀酰离子的吸附是我要研究的课题,但很多相类似的研究已经进行过,如水体染料、汞和砷的吸附性能研究[7]。MIL-88(Fe)去除水体中磷、砷及MIL-101(Cr)去除水体中氟的研究[8]。金属有机骨架化合物吸附去除水体中砷、磷、氟等污染物[9]¬。78133
(2) 国外关于MOFs材料的研究
2003年著名的Yaghi课题组第一次提出了MOFs材料有着很好的储氢能力[10], MOFs材料在储氢方面相关研究马上引起了人们的关注。2007年,Patricia等人合成了一种新的金属有机骨架材料MIL-100(Fe) [11]为MIL家族增添了一位新的成员;2008年,Nam等人在催化方面取得了突破性进展,用MOF-5材料进行相关实验并取得了很好的催化效果[12];在2010年,Katie A。等人将HKUST-1,MOF-5,MOF-177,MOF-505,UMCM-150材料用于以异辛烷为溶剂的模拟油中BT,DBT和DMDBT的吸附脱除研究,取得了不错的脱除效率[13];Jhung等用一种全新的合成方法即微波合成法合成了MIL-l0l(Cr),将反应时间大大缩短,缩小到一小时以内,并得到了良好吸附效果的样品 [14]。Yaghi课题组通过共用的无机节点和不同长度的羧酸配体得到一系列不同孔道尺寸的IRMOF系列材料[15]。不过需要注意的是,这种方法合成MOF时可能会产生结构上的互相穿通,导致孔径尺寸和孔隙率的降低。Yaghi研究的MOF-74系列同样用上述方法,通过共用无机簇链,采用不同长度的羧酸配体构筑出一系列蜂巢状MOF-74S。 论文网
在MIL-101这种材料上,吸附的研究成果也是比较显著的,因为其具有接近于介孔材料的孔径大小和比表面积,所以不论是对气体还是对小分子都有较为出色的吸附效果,这也表明MIL-101在吸附方面的巨大的潜在价值,E。Haque等[16]用改性MIL-101吸附染料甲基橙,Z。Hasan等人[17]将MIL-101应用于环境方面污染物的吸附。此外,MIL材料还可以用于CH4、CO2、CO和N2等气体的吸附和分离[18-19],法国 Ferey研究小组对MOFs材料的一种MIL系列材料的光、电、磁现象开展研究并取得不错的成果 [20]。
3 MOFs材料的分类
目前报道的MOFs材料绝大多数是微孔结构,不同改性的MOFs材料有不同的用途,MOFs材料可分为以下几类[21]:
(1) IRMOF系列材料
这种IRMOF系列材料是由美国Yaghi课题组设计合成的,其中最为人所知的是IRMOF-1[22],它是第一种MOFs材料,能在除去孔道内残留的客体溶剂分子后依然能保持住孔结构,而不是很快就坍塌。当然也是MOFs材料相关领域中受关注最多的材料之一,它是以对苯二甲酸为支撑结构,从而支撑起立方的网状晶体结构。这种MOFs材料也有一定的局限性,虽然在脱去孔道内客体溶剂分子后热能保持较高的稳定性,但它在潮湿的环境状态下,尤其是在水中会发生结构的坍塌,这在一定程度上也限制了它的发展。
(2) ZIF系列材料
ZIF材料也极具代表性[23-26],因为其具有优异的化学稳定性和热稳定性,特别是水稳定性,它是一种著名的含氮配体所组成的有机-金属框架材料,氮原子与过渡金属以配位的形式连接起来,从而形成了非常稳定的网格框架结构。而其代表材料ZIF-8除了稳定性好外还因其合成方法简单,原料成本低廉而备受关注。