MOF材料的研究进展PPT课件

从金属有机骨架材料(MOFs )的研究进展、1、-、2、-、MOFs材料在非分离区域的研究进展、1、3、-、MOF材料在催化区域的研究进展、初期及其结构稳定性的局限性出发，在MOFs中的应用研究主要是气体的贮藏、气体的吸附和分离，但近10年来，关注以MOFs为催化剂的研究的学者越来越多。 线性或多面体的有机羧酸盐与含金属的单元结合得到结构稳定的MOFs晶体，气孔率为晶体体积的50%以上，这种MOFs通常比表面达到1000m2/g以上，甚至达到10000m2/g。 此外，非均相催化剂是最初提出并实现的应用之一，由于其结构稳定性的局限性，近10年来开始了广泛的探索研究，催化剂领域的研究报道开始集中于MIL-101系列和UiO-66系列，催化剂领域的研究仍处于发展期，但仍有很多值得关注的成果。 另外，使用MOFs作为催化剂时，多相催化剂在催化剂后的分离回收容易，不仅具有可循环利用的特征，而且具有均匀催化剂的不对称催化剂可以迅速转换等优点。4、-、5、-、近年来设计合成的大多数MOFs采用含有2个以上羧基的化合物作为配体。 首先，羧基的负电荷密度大，与金属的配位能力强，羧基和金属离子有多种配位方式，可以形成金属羧酸盐簇和交联结构，提高了MOFs骨架的稳定性和刚性，其次，完全或部分离子化的羧基显示出不同的配位几何学， 更易于形成高维结构，并且以特殊角度相邻的羧基(60、120、180 )可以通过在特殊方向上连接金属离子来获得独特的扩展网络。 进一步了解了MOFs作为催化材料的特点和羧酸配体MOFs在催化加氢、CO氧化反应、Knoevenage缩合反应、偶联反应、酯交换反应中的应用。 关于WangXue-bei、WangJu-yue、SongHui-hua.Chem、2005、68:4-10、羧基配体金属，针对光活性无机半导体材料在光催化剂CO2过程中吸附CO2能力弱的问题，科学家认为应用广域吸光MOFs使CO2有效富集选择了由卟啉的四羧酸配体和锆离子构建的MOF(PCN-222 )，通过有效地集成CO2捕捉和可见光光催化二功能，实现了从CO2向甲酸离子的高效高选择性转换。 光催化方面，7、-、MOF材料吸附去除环境污染物的进展，随着现代工农的发展，大量有毒有害污染物进入环境中，威胁着人类的生存发展。 目前，人们在减少污染和清除环境污染方面作出了大量努力，出现了生物处理法、化学氧化法、高级氧化法、吸附法、膜分离法等环境污染治理技术。 其中，吸附法一直很受欢迎。 最近，利用金属有机骨架材料(metal-organicframeworks，MOFs )吸附去除环境污染物的研究备受瞩目。 MOFs是由金属离子或金属簇和有机配体自组装形成的具有三维周期晶格结构的有机无机混合物的新型多孔材料。 MOFs具有超高的比表面积、高度、可调节气孔率、结构组成多样性、开放的金属部位、化学修饰等优点，在选择性吸附领域有着广泛的应用前景。 8、-、纺织、造纸、印染、钢铁、焦炭、石油、农药、油漆等现代工业的发展，产生大量有机污染物，其大部分具有致癌、畸形、突变、难以生物降解的特点。 这些有毒有害有机污染物对环境的严重危害和环境问题越来越被认识到。 用MOFs吸附除去水中的有机染料受到关注，研究的有机染料包括甲基橙(MO )、亚甲基蓝(MB )、孔雀绿(MG )等二甲苯橙(XO)、若丹明B(RhB )、结晶紫(CV )、刚果红(MG )和荧光素钠吸附除去水中有机污染物，9、-、HAQUE等人进行了MOF-235吸附除去MO和MB的研究，该MOFs对MO和MB的饱和吸附容量分别为477mg/g和187mg/g，远大于活性炭的饱和吸附容量(分别为11mg/g和26mg/g ) MOF-235对染料的吸附在染料和吸附剂之间可能具有静电作用，MOF-235对带正电荷(骨架)和负电荷(电荷平衡阴离子)、带正电荷和负电荷的MB和MO具有静电吸附作用。 HAQUEE，JUNJW，jungsh.jornalohazardusmaterials，2011，185 (1):507-511 .10，-，金属有机骨架(MOFs )是壳核壳结构材料的研究进展，近年来核壳材料的合成与应用研究成为材料领域的一大热点。 广义上，核壳结构材料是一种材料均匀复盖纳米级核壳结构的空球、微胶囊等材料，该纳米级核壳结构是某些材料通过物理化学作用而在其他材料的表面形成的。 通过切割核和壳的结构、尺寸，可以控制核壳材料的吸附分离、催化剂、光学、磁学等性质，表现出与单组分核和壳不同的性能。 核壳结构材料按壳划分，主要有金属/非金属类、非金属/金属化合物类、分子筛类和金属有机骨架类。 但是，由于金属有机骨架为壳的核壳结构材料的研究迄今较少，尚未成熟，因此核壳材料仍有较大的发展潜力。 根据不同的核组成，以MOFs为壳的核壳结构材料主要分为单体金属/非金属MOFs、氧化物MOFs和MOFsMOFs。DengY、QiD、DengC、et al.jornalofttheamericanchemicalsociety、2007、130(1):28-29 .11、-、MOF材料在储氢领域的研究进展，利用最小的羧基目前世界首次合成(3，3 )；5 ) gdm拓扑网结构的GDMU-2-MOF材料揭示了构成元素功能化对材料微观结构和性能的调节作用，最终实现了贮氢能力的同步优化，大大提高了材料贮氢效率。 将来氢作为氢燃料电池大量应用于交通工具时，MOF材料发挥着重要的作用。 “GDMU-2-MOF材料具有比表面积和孔容积大、孔径和拓扑可调、热稳定性好等优点，储氢能力大幅增加。 MOF材料就像房间，孔的容积大小就像房间的面积大小，孔的大小就像我们进房间的门一样，门开得越大，气体进入越多，储氢量就越多。12、-、2、MOF材料分离研究进展，13、-、MOF材料在CO2/CH4吸附分离中的研究进展，生物甲烷工艺兼具节能、减排、资源化三大战略意义，因此在“粪土变金、腐烂变魔法”工程中，近年来受到社会瞩目。 生物甲烷的工艺需要精制生物质发酵产生的甲烷，去除甲烷中的CO2等气体，使甲烷浓度达到97%以上。 如何提高CO2分离工艺的效率，降低工艺能耗，是当前研究领域的热点。 作为21世纪最受欢迎的材料之一，金属有机骨架材料(metalorganicframeworks，MOFs )被认为是碳捕获和存档(CCS )工艺中最有前途的材料，近20年来被广泛研究。 对于基于吸附分离的固体吸附剂材料，吸附容量、吸附热和吸附选择性是评价吸附性能的重要标准，理想的吸附材料应具有适当的吸附热、高吸附容量和高选择性结合生物甲烷过程特征，生物质发酵过程通常采用中高温发酵方式。RyckeboschE、DrouillonM、VervaerenH.BiomassandBioenergy、2011、35:633-1645、MatondiPB、HavnevikK、BeyeneA.London:ZedBooks、2000 由于CO2吸附容量MOFs材料具有极高的比表面积，孔内外有大量空间，因此MOF材料的CO2吸附容量远远超过以往的多孔材料。 15、-、CO2的吸附热吸附热是气体吸附过程中产生的热，表示气体分子和吸附材料的表面力。材料的CO2吸附热量越大，CO2和吸附材料的力量越强，选择性越好，同时解吸所需的能源成本也越高。 因此，良好的吸附材料应具有适当的吸附热。 因此，吸附热一般随着CO2复盖率的增加而减少。 在16、-、CO2选择性CO2/CH4分离过程中，CO2的选择性是选择吸附材料的充分条件。 选择性的产生主要基于吸附选择性的热力学分离机理，利用CO2、CH4分子的物理性质，如四极矩等的差异，导致气体分子和MOF材料的表面力的差异，产生选择性的吸附。 17、-、MOFs的未来展望，随着人们了解有机与无机的部分联系，MOFs的潜在应用价值逐渐显现出来。 MOFs由新物质变成了功能材