金属有机框架材料

金属有机框架材料(MOFs)是指由有机配体与金属离子（簇）配位而成的有序杂化多孔框架晶体材料，具有高比表面积、低密度、孔结构可调、配体可设计性及易修饰等特性，已广泛应用于分离、催化、传感和药物递送等研究领域。

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化学进展 (12)

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综述
MOFs/水凝胶复合材料的制备及其应用研究

李超, 乔瑶雨, 李禹红, 闻静, 何乃普, 黎白钰

化学进展. 2021, 33(11): 1964-1971. https://doi.org/10.7536/PC201062

摘要 (3744) PDF全文 (2415) HTML (994) 可视化收藏引用

李超, 乔瑶雨, 李禹红, 闻静, 何乃普, 黎白钰. MOFs/水凝胶复合材料的制备及其应用研究[J]. 化学进展, 2021, 33(11): 1964-1971.

Chao Li, Yaoyu Qiao, Yuhong Li, Jing Wen, Naipu He, Baiyu Li. Preparation and Application of MOFs/ Hydrogel Composites[J]. Progress in Chemistry, 2021, 33(11): 1964-1971.

金属有机框架(MOFs)具有大量的孔隙结构和活性位点,在气体吸附、催化、医疗等领域均发挥了巨大的作用。MOFs是晶体粉末,具有脆性较大、在水中易分解和不易回收等缺点,从而限制了其应用。通过MOFs与柔性高分子的复合,特别是与水凝胶的复合,极大地改善了复合材料的柔顺性、可回收和可加工性等特性,进一步拓宽了MOFs的应用领域。本文详细阐述了基于水凝胶MOFs原位生成法、MOFs /水凝胶同时生成法和水凝胶包裹MOFs法等三种不同方法制备MOFs/水凝胶复合材料的研究进展,并对上述三种制备方法的特点及其产物特征进行了总结,进一步归纳了复合材料在生物医药、催化、废水处理和气体吸附等领域的应用。最后,对MOFs/水凝胶复合材料制备方法的改进和复合材料应用前景进行了深入讨论和展望。
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综述
铁基金属-有机骨架及其复合物高级氧化降解水中新兴有机污染物

衣晓虹, 王崇臣

化学进展. 2021, 33(3): 471-489. https://doi.org/10.7536/PC200562

摘要 (3041) PDF全文 (3900) HTML (315) 可视化收藏引用

衣晓虹, 王崇臣. 铁基金属-有机骨架及其复合物高级氧化降解水中新兴有机污染物[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 471-489.

Xiaohong Yi, Chongchen Wang. Elimination of Emerging Organic Contaminants in Wastewater by Advanced Oxidation Process Over Iron-Based MOFs and Their Composites[J]. Progress in Chemistry, 2021, 33(3): 471-489.

新兴有机污染物(Emerging organic contaminants,EOCs)是对人体健康及生态环境具有潜在或实质威胁的新型化学污染物。由于其被频繁使用且能在水生生态系统中持久性存在而对水生生物健康和安全造成严重威胁,故引起大众越来越多的关注。以活性污泥法为代表的传统水处理工艺通常不足以消除这些新兴有机污染物。为高效去除新兴有机污染物,基于新材料的高级氧化技术是最主要的深度处理技术之一。铁基金属-有机骨架(Fe-MOFs)及其复合物在诸多领域得到了广泛的应用,特别是在催化氧化去除水中有机污染物方面展现出良好的应用前景。通过合成方法改进、合成后改性以及与特定功能材料复合等方法可有效提升Fe-MOFs及其相关材料的吸附性能、增强其光吸收特性和促进载流子有效分离等。本文重点综述了Fe-MOFs及其复合物高级氧化(光催化、类芬顿和硫酸根自由基($SO_{4}^{-·}$)介导的氧化)去除水中新兴有机污染物的研究进展,并探讨了未来研究所面临的机遇和挑战。
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综述
超薄二维MOF纳米材料的制备和应用

陈立忠, 龚巧彬, 陈哲

化学进展. 2021, 33(8): 1280-1292. https://doi.org/10.7536/PC200774

摘要 (3635) PDF全文 (3042) HTML (561) 可视化收藏引用

陈立忠, 龚巧彬, 陈哲. 超薄二维MOF纳米材料的制备和应用[J]. 化学进展, 2021, 33(8): 1280-1292.

Lizhong Chen, Qiaobin Gong, Zhe Chen. Preparation and Application of Ultra-Thin Two Dimensional MOF Nanomaterials[J]. Progress in Chemistry, 2021, 33(8): 1280-1292.

超薄二维金属有机框架材料(MOF)纳米材料是MOF材料中的一类,不同于传统体相MOF材料,超薄片状结构赋予了它高比表面积、丰富的配位不饱和的金属位点等独特性质,能够有效改善MOF在催化、分离和传感等领域中的性能。本文综述了近年来国内外在超薄二维MOF纳米材料的构建及制备方法的研究进展,其中包括自上而下法、自下而上法以及独立于二者的二维氧化物模板牺牲法等。同时,本文详细讨论了超薄二维MOF纳米材料在气体吸附与气体分离、催化、能量储存和传感平台等领域的应用前景,并对未来超薄二维MOF纳米材料的研究面临的挑战和机遇做了进一步的分析。
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研究论文
MOF基水凝胶材料的制备及其应用

杨宇州, 李政, 黄艳凤, 巩继贤, 乔长晟, 张健飞

化学进展. 2021, 33(5): 726-739. https://doi.org/10.7536/PC200694

摘要 (7009) PDF全文 (3910) HTML (741) 可视化收藏引用

杨宇州, 李政, 黄艳凤, 巩继贤, 乔长晟, 张健飞. MOF基水凝胶材料的制备及其应用[J]. 化学进展, 2021, 33(5): 726-739.

Yuzhou Yang, Zheng Li, Yanfeng Huang, Jixian Gong, Changsheng Qiao, Jianfei Zhang. Preparation and Application of MOF-Based Hydrogel Materials[J]. Progress in Chemistry, 2021, 33(5): 726-739.

近年来,金属-有机骨架材料(MOFs)因为具有优异的骨架结构、丰富的孔隙度和多功能性,吸引了众多研究者的注意,各种各样的MOFs材料和MOF基复合材料被研制。但是由于MOFs大多以晶体和粉末的形式存在,其本身的刚性和易碎性限制了它的实际应用,同时MOFs在溶液中的不稳定性会导致材料的分解,一些高结晶度的MOFs还十分脆弱易碎且不易加工,因此有研究者将MOFs与水凝胶相结合,开发出许多具有优异性能的MOF基水凝胶材料。本文综述了MOF基水凝胶材料近年的研究进展,重点介绍了MOF基水凝胶的种类及其与其他材料的协同作用,讨论了MOF基水凝胶在传感、催化、水处理、伤口敷料和药物载体等方面的优势。MOF基水凝胶具有的可加工性、稳定性、易处理性为MOFs在实际应用中的研究具有指导意义。我们概述了纯MOF水凝胶、MOF@生物有机大分子水凝胶、MOF@生物相容性水凝胶,其他MOF基复合水凝胶的最新进展以及这些复合材料的应用。
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综述
金属有机化合物框架材料衍生M-N/C类氧还原电催化剂

余思妍, 郑龙, 孟鹏飞, 史修东, 廖世军

化学进展. 2021, 33(10): 1693-1705. https://doi.org/10.7536/PC200918

摘要 (1841) PDF全文 (1007) HTML (351) 可视化收藏引用

余思妍, 郑龙, 孟鹏飞, 史修东, 廖世军. 金属有机化合物框架材料衍生M-N/C类氧还原电催化剂[J]. 化学进展, 2021, 33(10): 1693-1705.

Siyan Yu, Long Zheng, Pengfei Meng, Xiudong Shi, Shijun Liao. M-N/C Electrocatalysts Derived from MOFs for Oxygen Reduction Reaction[J]. Progress in Chemistry, 2021, 33(10): 1693-1705.

过渡金属及氮共掺杂的碳基催化剂(M-N/C)由于具有几乎可以媲美铂的氧还原活性,已成为最为重要的一类非贵金属催化剂,被誉为最有可能在未来应用于燃料电池的一类非贵金属催化剂。金属有机化合物框架材料(MOFs)作为一种新型的结构规整的多孔材料,具有高孔隙度和形貌尺寸可控等特点,成为制备各种高性能掺杂碳基催化剂的良好前驱体,与过渡金属、氮和碳源的复合前驱体相比,以其为原料制得的衍生M-N/C催化剂往往表现出更优越的结构与性能,具备更好的应用前景,相关研究已成为燃料电池电催化领域的热点研究课题。本文系统地介绍了近年来国内外以MOFs为前驱体制备M-N/C催化剂的相关研究工作,包括:MOFs 衍生碳催化剂的制备技术,提升MOFs衍生碳催化剂结构及性能的研究以及这类催化剂表征技术的研究工作。总结和讨论了MOFs衍生M-N/C催化剂尚存的若干重要问题并提出了解决问题的可能举措,对这类催化剂的发展及应用进行了展望。
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MOFs衍生金属氧化物及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用

陈豪登, 徐建兴, 籍少敏, 姬文晋, 崔立峰, 霍延平

化学进展. 2020, 32(2-3): 298-308. https://doi.org/10.7536/PC190610

摘要 (2450) PDF全文 (1731) HTML (253) 可视化收藏引用

陈豪登, 徐建兴, 籍少敏, 姬文晋, 崔立峰, 霍延平. MOFs衍生金属氧化物及其复合材料在锂离子电池负极材料中的应用[J]. 化学进展, 2020, 32(2-3): 298-308.

Haodeng Chen, Jianxing Xu, Shaomin Ji, Wenjin Ji, Lifeng Cui, Yanping Huo. Application of MOFs Derived Metal Oxides and Composites in Anode Materials of Lithium Ion Batteries[J]. Progress in Chemistry, 2020, 32(2-3): 298-308.

锂离子电池作为比能量最高的二次电池,广泛用于便携电子设备、新能源汽车和大规模储能电站等领域。目前商用锂离子电池正面临着一些技术瓶颈,如能量密度低和使用寿命短等。关于锂离子电池负极材料的报道有很多,但大多无法克服锂化前后巨大的体积膨胀、电极材料粉末化和电极阻抗大等缺点。金属-有机骨架衍生金属氧化物及其复合材料因具有低而平的充放电电位平台、高容量和稳定的循环性能等优点,被广泛应用于锂离子电池。本文将从单金属氧化物、双金属氧化物、双组分金属氧化物复合材料和金属氧化物/碳复合材料四个模块进行综述,总结其合成方法、形貌与电化学性能之间的关系,并展望其未来发展的机遇与挑战。
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功能化MOFs及MOFs/聚合物复合膜在有机染料和重金属离子吸附分离中的应用

谭远铭, 孟皓, 张霞

化学进展. 2019, 31(7): 980-995. https://doi.org/10.7536/PC181108

摘要 (2138) PDF全文 (2993) HTML (271) 可视化收藏引用

谭远铭, 孟皓, 张霞. 功能化MOFs及MOFs/聚合物复合膜在有机染料和重金属离子吸附分离中的应用[J]. 化学进展, 2019, 31(7): 980-995.

Yuanming Tan, Hao Meng, Xia Zhang. Removal of Organic Dyes and Heavy Metal Ions by Functionalized MOFs and MOFs/Polymer Composite Membranes[J]. Progress in Chemistry, 2019, 31(7): 980-995.

全球工业的发展带来了严重的水污染问题,对含各类有机和无机污染物工业废水的处理也成为了重要研究课题。金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)化合物由于其大比表面积、高孔隙率、有序孔道结构及可调节孔道物理化学性质、热稳定性高、易于合成和丰富的开放活性位点等特点,在诸多领域得到广泛应用,其中在固相吸附/分离领域,特别是吸附水中污染物方面展现出良好应用前景。通过合成后改性、使用含取代基配体原位合成、与特定功能材料复合等方法实现MOFs功能化,可有效增加MOFs材料的吸附活性位点,提高吸附性能和吸附选择性。与MOFs颗粒相比较,MOFs/聚合物复合膜结合了MOFs颗粒的结构与物理化学特性以及聚合物薄膜优秀的分离/载体性能,在有机染料及重金属离子的吸附中表现出优秀的吸附/分离性能。本文重点综述了以染料和重金属离子为代表的有机、无机污染物的吸附去除为目标的MOFs功能化方法,以及MOFs/聚合物复合膜的制备方法,并对未来研究方向和研究前景进行展望。
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综述
MOF构筑的电化学传感器及应用

姜信欣, 赵成军, 钟春菊, 李建平*

化学进展. 2017, 29(10): 1206-1214. https://doi.org/10.7536/PC170619

摘要 (2399) PDF全文 (3297) 可视化收藏引用

姜信欣, 赵成军, 钟春菊, 李建平*. MOF构筑的电化学传感器及应用[J]. 化学进展, 2017, 29(10): 1206-1214.

Xinxin Jiang, Chengjun Zhao, Chunju Zhong, Jianping Li*. The Electrochemical Sensors Based on MOF and Their Applications[J]. Progress in Chemistry, 2017, 29(10): 1206-1214.

CSCD(1)

金属-有机框架化合物（以下简称金属-有机框架）是一类有机配体与金属中心通过自组装形成的具有三维框架结构的多孔材料，其特异复杂的结构使其具有良好的化学性能。金属-有机框架化合物在分析化学方面的应用受到广泛关注，在电化学传感器应用方面也取得了显著进展。本文简要介绍近年来金属-有机框架用于构建电化学传感器的方法及在电化学传感器中的作用；对基于金属-有机框架的电化学传感器的应用进行了综述；分析了目前金属-有机框架-电化学传感器研究中存在的问题和局限性并对其应用进行了展望。
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中国化学印记
反转吸附选择性可助金属有机框架纯化烯烃

陈邦林*

化学进展. 2017, 29(8): 811-813. https://doi.org/10.7536/PC170635

摘要 (1009) PDF全文 (1303) 可视化收藏引用

陈邦林*. 反转吸附选择性可助金属有机框架纯化烯烃[J]. 化学进展, 2017, 29(8): 811-813.

Banglin Chen*. Reversing Adsorption Selectivity Helps MOFs Purifying Alkenes[J]. Progress in Chemistry, 2017, 29(8): 811-813.

Baidu(1)

Judicious utilization of host-guest supramolecular interactions and flexibilities of both the host and guest enables metal-organic frameworks to show abnormal adsorption selectivities for the less polar, more saturated hydrocarbons, which is useful for efficient purification of high-value alkenes such as ethylene and butadiene.
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中国化学印记
三明治结构MOFs催化剂:调控加氢反应选择性

刘鸣华

化学进展. 2017, 29(1): 7-8. https://doi.org/10.7536/PC170103

摘要 (914) PDF全文 (937) 可视化收藏引用

刘鸣华. 三明治结构MOFs催化剂:调控加氢反应选择性[J]. 化学进展, 2017, 29(1): 7-8.

Minghua Liu. Sandwich MOFs as Catalyst: Regulating Selectivity for Hydrogenation[J]. Progress in Chemistry, 2017, 29(1): 7-8.

This 2016 Chinese Chemistry Engram highlights the MOF catalyst for selective hydrogenation. The MOF catalyst is fabricated by sandwiching platinum nanoparticles between an inner core and an outer shell of an MOF with metal nodes of Fe³⁺, Cr³⁺ or both (known as MIL-101), which can convert a range of α, β-unsaturated aldehydes with high efficiency and with significantly enhanced selectivity towards unsaturated alcohols.
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综述与评论
MOF基上创立活性位的方法及其催化应用*

刘丽丽张鑫徐春明

化学进展. 2010, 22(11): 2089-2098.

摘要 (3476) PDF全文 (2172) 可视化收藏引用

刘丽丽张鑫徐春明. MOF基上创立活性位的方法及其催化应用*[J]. 化学进展, 2010, 22(11): 2089-2098.

. Methods of Creating Active sites in MOF and Catalytic Explorations[J]. Progress in Chemistry, 2010, 22(11): 2089-2098.

近年来金属有机骨架（MOF）以其独特的结构特点（高比表面积、织构性质可调以及暴露的金属离子可以100%利用）引起了催化学者的极大重视，本文评述了与传统催化材料（如分子筛）相比，金属有机骨架作为催化材料的优点与不足，针对多数MOF中处于节点的金属离子被配体配位饱和而不具备催化活性这一弊端，本文基于对这一问题的最新研究进展总结了在MOF上创立催化活性位的4种方法：即前合成法、后合成共价修饰法、浸渍法以及沉淀法，讨论了这4种方法各自的优缺点，并详细介绍了这些方法在催化反应中的探索和应用，指出了MOF在催化领域需要重视的问题和未来的研究方向，以期对MOF在催化领域的研究和开发提供参考。
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综述与评论
金属有机骨架化合物（MOFs）作为储氢材料的研究进展^*

贾超,原鲜霞,马紫峰

化学进展. 2009, 21(09): 1954-1962.

摘要 (4515) PDF全文 (6649) 可视化收藏引用

贾超,原鲜霞,马紫峰. 金属有机骨架化合物（MOFs）作为储氢材料的研究进展^*[J]. 化学进展, 2009, 21(09): 1954-1962.

Jia Chao Yuan Xianxia Ma Zifeng. Metal-Organic Frameworks (MOFs) as Hydrogen Storage Materials[J]. Progress in Chemistry, 2009, 21(09): 1954-1962.

氢的储存对于21世纪氢经济时代的发展至关重要。金属有机骨架化合物（MOFs）因具有纯度高、结晶度高、成本低、能够大批量生产和结构可控等优点，在气体存储尤其是氢的存储方面展示出广阔的应用前景。本文详细综述了近年来MOFs类化合物（MOF-5、IRMOFs和MMOMs）作为储氢材料的研究进展，介绍了各种用于改善MOFs材料储氢性能的结构改性方法，总结了MOFs储氢材料在理论模拟计算方面的研究进展，并指出了MOFs储氢材料目前存在的不足和发展方向。