不同MOFs材料对不同气体吸附的研究综述(2)

1、不同MOFs材料对不同气体吸附的研究综述(2)还有典型的 ZIFs 材料 ZIF-826（ 见图 3） ,这种材料具有与类方钠石相近的拓扑结构，是用金属 Zn 合成的 2-甲基咪唑盐，Langmuir 比表面为 1 810 m2/ g,BET 比表面积为 1 630 m2/ g,在 300 K 和36 atm 下，对 CH4的吸附量为 7 wt%,ZIF-8 被广泛地应用于烷烃的分离，但其对烷烃气体的吸附能力与MOF-5 相比，仍不如后者强。 进一步研制得的 ZIF-68 和 ZIF-70,在 300 K 和 36 atm 时它们对 CH4的吸附量分别可达 7. 3 wt% 和 9. 2 wt

2、%. HKUST-127在 298 K,35 bar 条件下对 CH4的吸附量为 20. 3 wt%（ 见表 3） .从科研工作者们的各项研究成果可以看出，金属有机骨架材料在对气体吸附的应用研究方面，已取得非同小可的成绩，并且正在不断地大力深入延伸扩展。 随着由不同的金属中心和有机配体组合的 MOFs 被不断合成出来，性能方面不断地改进，MOFs 在气体吸附领域的应用也将不断发展和完善。 尽管已有大量具有气体吸附性能的 MOFs 被合成出来，但在实际应用中仍存在局限性，合成具有高选择性和高热稳定性的 MOFs 是我们今后进一步深入探索的方向。3 对污水的净化作用MOFs 材料不仅在气体吸附方面

3、显示出良好的性能，在净化污水方面也显示了潜在的应用价值。 迄今为止，已有大量 MOFs 被合成应用于去除污水中的有害物质，产生这种吸附作用的机理有多种： 如静电作用，酸平衡作用，氢键，π-π 堆积，疏水作用等。 有时，对于特定的吸附过程，各种作用机理可能交互发生。Tong29等人发现了比表面积为 1 170 m2/ g,孔体积为 0. 76 cm3/ g 的 MIL-100（ Fe） ,对甲基橙（ MO）有很好的吸附效果，吸附量可达 1 045 mg/g. MIL-100（ Fe） 对亚甲基蓝（ MB） 的吸附量达到 654 mg/g. 这两个吸附过程是静电作用的结果； MIL-1

4、01-Cr 对污水中双酚 A 的吸附过程属于氢键和 π-π 堆积的交互作用，吸附量为 156 mg/g. ZIF-830对污水中邻苯二甲酸的吸附由静电作用和酸平衡作用同时完成，实际吸附量可达 654 mg/g.此外，Cychosz31等人发现 MOF 材料对废水中药物处理具有良好的效果，经活化处理后的 MIL-100能在纯水中稳定存在数月。 由此，科研工作者向含有呋喃苯氨酸和柳氮磺胺吡啶的废水中加入 MIL-100,发现 MIL-100 对两种药物的吸附量很高，分别达到 11. 8 mg/g 和 6. 2mg/g,并且在废水中表现出良好的稳定性，而 Na（ Y） 型沸石则对这两种药

5、物都没有表现出良好的吸收效果。 此外，将 MOFs 材料投入在其它药物中后，也能够显示出一定的吸附效果。 Sun32等合成的 MOFs 材料，是一种具有三维手性微孔结构的有机骨架材料，对抗癌药物 5-氟尿嘧啶表现出一定的吸附效果，吸附量达到 500 mg/g. Ferey33等发现MIL-101 在药物布洛芬上也具有吸附效果，释放量可达 1 400 mg / g. 因此，我们可以证明，若 MOFs 材料具有合适的孔道结构和水稳定性，在废水中脱除药物方面也会表现出良好的潜能。4 结语就目前来看，金属有机骨架材料的研究已受到广泛关注，随着结构测定技术的不断发展，MOFs 在化学工业领域的应用已显示

6、出潜在价值，并且已拓展到其它领域。 然而，通过简单的设计合成方法并不能轻而易举地得到精确的 MOFs,反应的温度，浓度，pH 对 MOFs 的合成有重要影响，对 MOFs 的结构组成起决定性作用，其合成条件还需经过大量实验的摸索。 目前，大多数 MOFs 的合成采用溶剂热法，并且得到了较为理想的 MOFs 材料，若在合成 MOFs 时尝试一些新方法，想必会得到更为精确的 MOFs,那么，其吸附性能也会大大提高，应用前景将会更加广阔。 值得注意的是，在设计合成新的 MOFs 时，首先需要充分了解MOFs 材料与被吸附气体间特定的作用机理，以便更加深刻地了解影响 MOFs 材料气体吸附量有哪些内在

7、因素，通过认知并提出解决方案，为进一步开发高性能的储存材料提供理论基础。 总之，MOFs 以其具有大比表面积，高孔隙率，可裁剪孔道结构，化学可修饰等特性，科研工作者们对它的研究已经深入到各个领域，如今，MOFs 已由一种新物质逐渐过渡为一种新型材料，其优越的性能在今后仍显示出潜在的应用价值和广阔的应用前景。参 考 文 献1Y. G. Zhao,H. H. Wu,Q. H. Gong,et al. Enhancing gas adsorption and separation capacity through ligand functionalization of microporous met

8、al-organic framework structuresJ. Chem. Eur. J. ,2011,17（ 18） : 5101 5109.2N. A. Khan,Z. Hasan,S. H. Jhung. Adsorptive removal of hazardous materials using metal-organic frameworks （ MOFs） : A reviewJ. J. Hazard.Mater. ,2013,244: 444 456.3Z. Y. Li,G. S. Zhu,G. Q. Lu,et al. Ammonia borane confined by

9、 a Metal-Organic Framework for chemical hydrogen storage: Enhancing kineticsand eliminating ammoniaJ. J. Am. Chem. Soc. ,2010,132（ 5） : 1490 1491.4J. J. Jiang,L. Li,M. H. Lan,et al. Thermally stable porous hydrogen-bonded coordination networks displaying dual properties of robustness anddynamics upo

10、n guest uptakeJ. Chem. Eur. J. ,2010,16（ 6） : 1841 1848.5P. Chowdhury,C. Bikkina,S. Gumma. Gas adsorption properties of the chromium-based metal organic framework MIL-101J. J. Phys. Chem. C,2009,113（ 16） : 6616 6621.6石凤娟。 介微孔分子筛和金属-有机骨架材料的合成、表征及其对气体的吸附性能研究D. 北京： 北京工业大学，2012.7E. Biemmi,S. Christian,N. Stock,et al. High-throughput screening of synthesis parameters in the formation of the metal-organic frameworks MOF-5 and HKUST-lJ. Micropor. Meospor. Mater. ,2