金属有机框架吸附材料的制备及表征

采用溶剂热合成方法,分别制备出Cu的对苯二甲酸骨架材料Cu(BDC)和Zn的沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）,对产物进行了高温煅烧处理,采用SEM和XRD对煅烧前后所得样品进行表征。结果表明Cu(BDC)和ZIF-8样品在煅烧后,样品均由不规则多边形块状颗粒转变为表面粗糙的类球形颗粒。可见煅烧可以使产物表面变粗糙,增大比表面积,有望在高效吸附剂领域得到广泛应用。     

金属有机骨架材料上气体吸附存储与分离的研究进展

对金属有机骨架(MOFs)材料的结构及合成方法做了简要概述;结合国内外研究现状详细介绍了MOFs材料在吸附存储与分离领域的研究进展,并对MOFs材料在该领域的应用进行了展望.     

基于机器学习高通量筛选吸附甲烷的金属有机框架材料

采用决策树（DT）模型及其衍生的随机森林（RF）模型、极端随机树（ET）模型和梯度提升树（GBDT）模型,对用于甲烷吸附的金属有机框架材料（MOFs）进行了高通量的计算筛选。利用1 800种材料的特征向量数据,计算了特征向量之间的相关性并进行重要度分析,发现材料的结构特征与化学信息特征的相关性不大,但是结构特征的重要度较高。将数据库中的1 260种材料作为训练集并使用上述4种机器学习模型进行训练,再将剩余的540种材料作为测试集对模型的筛选结果进行比较和评估。接收者操作特征（ROC）曲线和查准率-查全率（PR）曲线结果表明,GBDT模型自身稳定性强且预测结果精度高,因而成为筛选吸附甲烷的高性能金属有机框架材料的最佳模型。针对RF模型和GBDT模型进行参数优化,发现协调单个决策树的个数和决策树节点的分裂特征数量能够有效改善RF模型的性能,而调节回归树的学习速率和迭代次数可有效改善GBDT模型性能。最后基于540种材料的测试集,利用GBDT模型筛选出前20种高性能吸附材料,分析了它们的主要特征向量与甲烷吸附量之间的关系。     

光热响应金属有机框架材料的应用研究进展

光热响应金属有机框架(MOF)材料是环境功能材料的一个前沿分支.这类材料具有特殊的结构、开放的活性位点和可逆的结构转变等理化特性,引起了不少学者的兴趣.本文详细阐述光响应客体分子,如螺吡喃、偶氮苯、二芳基乙烯等光敏分子的结构异构转换机理,并介绍光响应MOF材料的应用领域;同时,详细讨论热响应客体分子聚(N-异丙基丙烯酰胺)和聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯,及热响应MOF材料的应用前景.在此基础上,提出光热响应MOF材料设计开发的理论思路,并对未来光热响应MOF材料的研究方向进行展望.     

功能化金属有机骨架材料中CO2/N2吸附分离的理论研究

金属有机骨架材料作为高比表面积、高孔隙率以及孔径尺寸可调的多孔材料,是一种极具潜力的CO₂物理吸附剂。本文构建了-H、-F、-Cl、-NH2官能团功能化修饰的金属有机骨架kgm-1结构,通过巨正则蒙特卡罗模拟方法研究了不同压强下功能化修饰的金属有机骨架中CO₂/N2吸附与分离行为,结果发现:CO₂和N₂的吸附量随着压强的升高而增加,功能化修饰对CO₂吸附量的影响明显大于对N2吸附量的影响。在kgm-1-H、kgm-1-F、kgm-1-Cl、kgm-1-NH₂四种构型中,-F修饰可以显著提高kgm-1的CO₂吸附量,并提高CO₂/N2的选择吸附比;功能化修饰后的选择性顺序遵循kgm-1-F> kgm-1-H> kgm-1-Cl>kgm-1-NH₂。通过气体分子-骨架间的相互作用力分析发现,骨架材料吸附气体分子主要是依靠骨架-气体分子间范德华力,极性官能团的引入明显提高了气体分...     

钛族金属对苯二甲酸框架材料对水溶液中染料和金属离子的吸附性能

通过溶剂热法合成了一系列高价态金属源的金属-有机框架材料(MOF).选取亚甲基蓝(MB)和Cr(Ⅵ)为研究对象,研究MOF-Ti, MOF-Zr, MOF-Hf对染料和金属离子的吸附效果,发现比表面积较大的Ti构筑的MOF-Ti吸附效果最优,讨论了其动力学、等温线和热力学.通过改变吸附时间、初始浓度、pH、温度等,探究MOF-Ti对MB和Cr(Ⅵ)的吸附规律与吸附机理.     

金属有机骨架材料的合成及吸附性能的研究进展

文中简要概述了金属有机骨架材料的合成方法,以及近年来关于金属有机骨架材料在吸附性能领域上的研究进展,并对其技术创新及应用前景进行展望.     

金属有机框架基材料电解水制氢研究进展

化石燃料的应用带来了温室效应等环境问题。氢能源被认为是代替化石燃料的清洁能源之一。电解水制氢对环境不产生二次污染,因此,探索用于析氢反应的高效电催化剂是人类积极面对的课题。金属有机框架(Metal Organic Framework,MOF)基材料在电解水过程中具有良好的催化性能,有望代替贵金属电极。着重综述了MOF基材料的析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)和析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)性能,总结分析了当前设计此类MOF基电极材料的新思想。     

金属有机框架材料MIL-126(Fe)对C3H8/C3H6反转吸附分离性能研究

【目的】丙烯(C₃H₆)是一种重要的烯烃原料,在实际生产中去除其中的丙烷(C₃H₈)杂质非常重要。金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)对于C₃H₆和C₃H₈的分离纯化有着极大的前景,其中C₃H₈选择性吸附剂可一步获得高纯C₃H₆产物,有着极高的工业价值。MIL-126(Fe)由于富含的低极性苯环提供了密集的电负性结合位点,对于烷烃的优先吸附有很大潜力。【方法】采用溶剂热法合成了MIL-126(Fe),对其稳定性及C₃H₈/C₃H₆吸附分离性能进行了研究。【结果】MIL-126(Fe)有优异的稳定性;298 K和1 bar下C₃H₈吸附量为185.37 c...     

锆基卟啉金属有机框架的合成和性质研究

卟啉广泛存在于自然界,因其优异的光物理和电化学性能而备受关注.然而,卟啉的不稳定性、自猝灭和水溶性差等固有缺陷限制了它在生物学领域的应用.近年来,在金属有机框架(MOFs)中引入卟啉分子或利用卟啉作为有机连接剂构建卟啉金属有机框架(PMOFs)成为研究焦点. PMOFs既可以克服卟啉的局限性,又兼具卟啉与MOFs各自的独特性.文章通过改变反应条件,合成了3种不同形貌特征的锆基卟啉金属有机框架PCN-224,这种材料不仅保持了卟啉在红光照射下产生单线态氧(¹O₂)的特点,还可作为药物载体,为PMOFs的结构调控和生物学应用提供了新思路.     

非贵金属基催化剂用于催化降解有机污染物的研究进展

碳达峰、碳中和是一场极其广泛的绿色革命,可以推动经济社会高质量发展,对实现全球绿色转型具有重大意义。当前,随着环境问题的日益加剧,工业废水产生了大量有毒的有机化合物,将这些物质释放到水生环境中会对人类健康造成极大的威胁,因此,对有机污染物的合理处理变得尤为重要,制备具有高催化效率、高循环稳定性、低成本和绿色环保的非贵金属催化剂可以促进绿色可持续发展。阐述了非贵金属基催化剂的研究进展,包括最常用的单/双金属、单/双金属氧化物、层状双金属氢氧化物以及金属基复合催化剂,可以将有机污染物通过绿色环保的方法降解为无毒、无害的物质,符合可持续发展理念。对提高催化降解效果的关键影响因素进行了分析和总结,并对未来研发更加多样化的降解污染物的催化剂指出了方向。     

Leptothrix discophora对重金属离子的吸附效能研究

铁锰氧化细菌(Leptothrix discophora)可氧化铁锰离子使其成为高价态的氧化物和氢氧化物,生成的生物锰铁氧化物有较高的金属离子亲和力.本文主要研究了生物铁锰氧化物对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)、Ni~(2+)的吸附规律.结果表明,生物铁锰氧化物对Cu~(2+)的吸附效果明显好于Zn~(2+)、Cd~(2+),吸附率最高达90%以上.对等温吸附过程进行Freundlich方程拟合,相关系数可达0.9以上.     

Anion-immobilized solid composite electrolytes based on metal-organic frameworks and superacid ZrO2 fillers for high-performance all solid-state lithium metal batteries

Anion-immobilized solid composite electrolytes (SCEs) are important to restrain the propagation of lithium dendrites for all solid-state lithium metal batteries (ASSLMBs). Herein, a novel SCEs based on metal-organic frameworks (MOFs, UiO-66-NH2) and superacid ZrO2 (S-ZrO2) fillers are proposed, and the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), thermo-gravimetric analyzer (TGA) and some other electrochemical measurements. The –NH2 groups of UiO-66-NH2 combines with F atoms of poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) chains by hydrogen bonds, leading to a high electrochemical stability window of 5 V. Owing to the incorporation of UiO-66-NH2 and S-ZrO2 in PVDF-HFP polymer, the open met-al sites of MOFs and acid surfaces of S-ZrO2 can immobilize anions by strong Lewis acid-base interaction, which enhances the effect of im-mobilization anions, achieving a high Li-ion transference number (t+) of 0.72, and acquiring a high ionic conductivity of 1.05×10–4 S·cm–1 at 60°C. The symmetrical Li/Li cells with the anion-immobilized SCEs may steadily operate for over 600 h at 0.05 mA·cm–2 without the short-circuit occurring. Besides, the solid composite Li/LiFePO4 (LFP) cell with the anion-immobilized SCEs shows a superior discharge specific ca-pacity of 158 mAh·g–1 at 0.2 C. The results illustrate that the anion-immobilized SCEs are one of the most promising choices to optimize the performances of ASSLMBs.     

金属酞菁的二维有机框架材料的合成及其应用

金属酞菁（MPcs）二维（2D）有机框架在吸附与分离、催化、生物化学等方面具有广泛的应用价值.基于MPcs的2D框架的合成和研究,为发展新兴的具有电、磁、光和电化学特性的多功能材料提供了新的途径.文章首先介绍了构筑2D有机框架的MPcs分子单体的结构功能关系,以及2D有机框架材料的历史发展和独特功能;其次介绍了由MPcs构建的二维金属有机框架材料（MPcs-2D MOFs）和MPcs二维共价有机框架材料（MPcs-2D COFs）的合成方法;最后总结了两者在传感器、催化、能量储存和光动力治疗方面的应用.     

Recent research progress on the phase-field model of microstructural evolution during metal solidification

Solidification structure is a key aspect for understanding the mechanical performance of metal alloys, wherein composition and casting parameters considerably influence solidification and determine the unique microstructure of the alloys. By following the principle of free energy minimization, the phase-field method eliminates the need for tracking the solid/liquid phase interface and has greatly accelerated the research and development efforts geared toward optimizing metal solidification micro...     

MOFs用于炔烃/烯烃高效分离的近期研究进展

传统的低碳烃气体分离技术能耗高,容易造成一定的环境压力,如低温蒸馏和溶剂萃取.此外,由于工业和技术的发展以及对产品更高的要求（如纯度）,传统的分离方法已无法满足需求.金属有机框架（MOFs）作为一类相对新颖的多孔有机-无机杂化材料,因其可控的拓扑结构和多样的化学微环境,在低碳烃分离和纯化领域受到广泛关注.文章概述了MOFs作为分离和纯化低碳烃气体吸附剂具有的特性,重点关注了MOFs材料在炔烃/烯烃气体分离领域的应用进展.     

镍及镍、硼原子簇吸附C2H2的量子化学研究

用DFT方法对NiC2H2,NiBC2H2,(NiB+1)C2H 2,NiB2C2H2进行高水平的量子化学计算,发现硼的加入可以缓和反应;C2H2的活化程度主要取决于镍原子上d电子的布居数.     

纳米二氧化硅的研究现状与进展

对纳米二氧化硅的制备技术进行了全面介绍,对各种制法的优缺点进行了评述：阐明了改性机理,列举了常见的改性方法;对具体的应用,尤其是近年来各新兴领域的应用作了简要的概括,分别叙述了纳米SiO2有各个应用领域所表现的优越性和一些奇异特性。     

钛基金属氧化物阳极的制备及其对有机物废水处理的研究

利用DSA(形稳阳极)电极改性来使电化学具备其他支撑功能.使用电化学氧化方法对模拟苯酚废水进行了降解,制备了锰锑掺杂的钛基Sn O2电极,以期能延长电极寿命,提高降解效率.通过SEM(扫描电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、循环伏安曲线、强化寿命测试等方法,对自制电极进行表征和分析,并对影响因素进行了系统研究.结果表明,改性后的DSA电极活性和稳定性有大幅提高,析氧电位达2.3 V,加速寿命达42 h,在最佳条件下处理质量浓度为100 mg/L的苯酚废水,去除率在8 h后达到89.26%.