金属-有机骨架材料在催化氨硼烷水解释氢中的研究进展

当前,化石燃料的大量消耗和对能源日益增长的需求推动了可再生和高效能源材料的开发。氢因丰富的来源以及清洁的特性而被视为潜在的能源载体。通过水解氨硼烷制备清洁可再生的氢气是解决能源问题的有效途径之一。开发高效安全的催化剂一直是该领域研究的重点和热点。金属-有机骨架材料（MOFs）因其独特的结构、组成和特性,在氨硼烷水解制氢中有广泛的应用。本文以MOFs材料在催化剂设计制备中的作用为侧重点,综述了不同MOFs材料在催化氨硼烷水解制氢反应中的作用,对其在催化氨硼烷水解制氢应用过程中所存在的问题和今后的发展进行了总结和展望。     

荧光金属-有机框架材料在金属离子检测中的研究进展

金属-有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为一种新型的多孔材料,具有大的比表面积、可设计的框架结构、开放的金属活性位点以及易于化学修饰等优点,被广泛应用于识别、催化、吸附和分离等各个领域,已成为化学与材料研究领域的热点之一.在荧光传感领域, MOFs可以通过配体、金属中心的调控,以及配体与配体、配体和金属之间发生的能量转移或电荷转移,表现出丰富的荧光发射性能.本文根据荧光响应信号的变化(荧光淬灭型“turn-off”、荧光增强型“turn-on”和比率荧光型“ratiometric”)以及荧光传感的机理(竞争吸收、框架裂解、离子交换和配位作用),介绍了近年来荧光MOFs在金属离子检测领域的研究与应用现状,并进一步讨论了MOFs材料在该领域面临的挑战和发展趋势.     

金属-有机框架材料在催化炔烃半氢化反应中的应用

炔烃的半氢化反应在有机合成和精细化工领域具有重要地位,如何同时兼顾反应活性和选择性仍存在很大挑战。目前已有多种材料被应用于相关催化,其中金属-有机骨架(MOFs)及其复合材料受到越来越多关注。MOFs的多孔性、结构可修饰性、空间限域效应、协同催化等优点,使其在炔烃的半氢化反应中表现出独特的应用前景。本文综述了MOFs及其复合材料在炔烃的半氢化反应生成烯烃过程中的应用,主要根据活性催化位点的类别展开介绍,重点阐述了不同体系中催化效果和结构之间的关系。     

金属-有机框架材料在癌症诊疗中的应用

成像技术的迅速发展使科学家和临床医生能够准确地了解癌症的发病机制和病理过程, 并根据患者的情况制定个性化的治疗策略. 将各种成像与治疗试剂整合为一体的癌症诊疗平台, 可以同时用于癌症的诊断和治疗, 受到了广泛的关注. 金属-有机框架材料(MOFs)是由有机配体和金属离子/离子簇自组装而成的一种有趣而独特的多孔有机-无机杂化材料. 由于其易于后修饰、 孔隙和结构可设计、 功能可调等特点, 已被证明具有成为癌症诊疗药物负载平台的巨大潜力. 本文介绍了将诊疗药物负载到MOFs中的策略, 并综合评述了在磁共振成像、 计算机断层扫描成像、 正电子发射断层扫描成像、 光学成像和光声成像等多种成像技术指导下, MOFs作为癌症诊断和治疗平台的发展概况. 此外, 还讨论了MOFs在癌症诊疗和临床转化方面当前面临的挑战和发展前景.     

金属-有机框架色谱固定相的研究进展

金属-有机框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs),又称为多孔配位聚合物(Porous Coordination Pol-ymers,PCPs),是一类由金属离子与多齿有机配体通过配位键组装形成的网状结构的配位聚合物。由于具有比表面积高、热稳定性、机械稳定性和化学稳定性好和孔的可调性等特性,使其分析化学领域表现出了诱人的应用前景。本文综述了所有有关金属-有机框架色谱柱的研究进展。主要从色谱柱的类型方面进行论述,分析了不同类型色谱柱的优缺点。重点介绍了几种金属-有机框架色谱柱对芳香烃和烷烃的分析,并对MOFs色谱柱的发展方向和应用前景进行了展望。     

功能化金属-有机框架材料在肿瘤治疗中的研究进展

恶性肿瘤由于其易转移、复发等特点,已经严重危害到人类的生命健康.近年来,研究人员设计了大量纳米药物载体,将抗肿瘤药物安全有效地运载到肿瘤,有效地提高了药效并降低了毒副作用.金属有机框架材料（metal-organic frameworks,MOFs）是一类有序、多孔的晶态材料,具有比表面积大、结构可设计性强、易生物降解等独特优势,已经被广泛应用于气体吸附与分离、催化、药物传递、生物大分子固载以及肿瘤治疗等方面.目前,基于MOFs的生物医用研究主要集中在MOF材料的可控合成,表面修饰,基于MOF独特理化性质发展的多模式成像技术以及肿瘤靶向的药物运载技术等几个方面.主要介绍了基于MOFs构建的生物功能化材料在肿瘤治疗中的应用,并对其在生物医学领域的应用进行了展望.     

金属-有机框架材料在光电催化水分解领域的研究进展

光催化分解水是将太阳能转化为化学能的有效手段之一. 相比于粉末光催化, 采用H型电解池的光 电催化方法具有材料选择范围大、 载流子迁移和分离效率高、 电极易于回收等优点. 近年来, 金属有机框架 材料(MOFs)在光电催化水分解领域得到越来越多的应用. 相比于传统无机催化剂, MOFs光电极具有比表面积大、 结构易于调控等独特优势. 本文按照MOFs的应用形式分为纯MOFs、 MOFs与其它催化剂的复合结构和MOFs衍生物3类, 总结了近年来MOFs在光电催化水分解领域的研究现状和进展, 介绍了光催化/电催化领域的部分典型研究成果, 最后讨论了MOFs在光电催化水分解领域研究的重点和热点, 并对其未来发展做出了展望.     

金属-有机框架材料在活性肽富集中的应用

生物活性肽在整个生理系统当中发挥着重要作用,对于生物活性肽的精确分析将有助于进一步开发其功效,然而当前对复杂生物系统中肽的分析依然存在相当大的难度,这是由于肽通常与高浓度蛋白质共存这一特质所造成的,严重降低了色谱中肽的分离效率,并在质谱中抑制肽的峰信号。鉴于此,人们引入金属-有机框架材料对活性肽进行富集分析。金属-有机框架(MOFs),是由金属离子或团簇和有机配体,通过配位键自行组装形成的具有多孔结构的有机-无机杂化材料。由于它们具有框架结构可调、高孔隙率、化学稳定性良好、可再生性、合成过程简单等优点而广泛应用于活性肽富集、气体吸附与分离、传感器、药物缓释与催化反应等领域。本文系统梳理了近年来MOFs材料用于磷酸肽、糖肽和内源肽等活性肽富集的研究进展,在此基础上总结了当前MOFs材料在该领域中存在的局限,并对研究新趋向提出了展望。     

金属-有机框架材料在光催化二氧化碳还原中的应用

CO₂的过度排放导致全球环境问题日益严重,如何将CO₂有效地利用起来成为全世界的研究热点。相比于高耗能的CO₂捕获和储存(CCS)技术,通过催化反应将CO₂转化为有价值的能源燃料是同时解决能源危机和环境问题的有效途径。其中,使用太阳能作为能量来源的光催化CO₂还原技术更具应用前景。但是目前CO₂光还原催化剂仍然存在很多缺点,如可见光响应能力低、光生电子空穴对复合严重、CO₂吸附量小、产物的选择性低以及在含水环境中的产氢竞争反应等。金属-有机框架(MOFs)是由金属离子/簇和有机配体构成的一类独特的多孔晶态材料,具有可调的多孔结构、电子迁移速度快、CO₂吸附量大等优点,在光催化CO₂还原领域具有广阔的应用潜力。现有方法主要是通过对MOFs的功能化修饰、与其他功能型材料复合等获得高效的光还原CO₂的催化性能。本文主要对近年来MOFs基CO₂光还原催化剂(单一MOFs、MOFs基复合材料以及MOFs衍生材料)的研究现状进行了分析和讨论,并对MOFs材料在光催化CO₂还原中的发展趋势进行了展望。     

金属-有机框架应用于锂离子电池的研究进展

综述了金属-有机框架应用于锂离子电池的研究进展。金属-有机框架在锂离子电池中的应用主要有以下两个方面:1)用作锂电负极材料;2)用作锂电正极材料。同时总结了金属-有机框架做锂电电极材料存在的问题,并提出解决的可能途径。最后,展望了金属-有机框架在储能领域中的应用前景。     

中空金属有机框架材料的研究进展

中空金属有机框架材料的快速发展为中空结构材料开辟了新的应用领域.本综合评述介绍了中空金属有机框架材料的制备方法,重点论述了中空金属有机框架材料及其复合材料在催化、光催化和电催化、吸附、气体分离、传感、超级电容器以及生物医学等领域的应用;同时也对具体的中空金属有机框架材料及其复合材料的制备和应用情况进行详细阐述.最后,对中空金属有机框架材料目前所面临的机遇和挑战进行了展望.     

金属有机骨架HKUST-1及其衍生材料在催化中的应用进展

金属有机骨架材料(MOFs)作为异相催化剂受到了日益广泛的关注。在众多经典MOFs结构中,HKUST-1及其衍生材料是研究最多的类型之一。HKUST-1具有原料简单、易于合成、结构稳定、孔隙率高等多种优点,在异相催化领域中具有广阔的应用前景。已有多种HKUST-1相关材料被用作催化剂,包括HKUST-1本身、缺陷型结构、负载活性客体分子的复合型材料以及HKUST-1衍生的多孔碳纳米材料等。本文围绕HKUST-1作为催化剂的结构设计以及在不同催化反应中的应用展开总结与介绍,以期为相关MOFs材料的设计和催化研究提供一定参考。     

金属-有机框架作为异相催化剂的表征方法概述

作为一类具有大的比表面积、高孔隙率、合成方便、骨架规模可变、化学可修饰以及结构组成多样等优点的新型多孔材料,金属-有机框架（MOFs）在光电材料、药物传输、气体吸附分离及催化等领域有着广阔的应用前景,成为近年来研究的热点。异相催化是MOFs最具发展潜力的应用领域之一,各种表征方法和研究手段是开展MOFs异相催化研究的工作基础。本文主要围绕表征MOFs作为异相催化剂的常用技术手段进行介绍,包括X-射线单晶衍射、X-射线粉末衍射、热重分析、红外光谱/拉曼光谱分析、透射/扫描电镜等,旨在为开展相关MOFs催化研究提供一定参考。     

金属有机骨架化合物（MOFs）作为储氢材料的研究进展*

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。     

金属有机框架材料在分离分析领域的研究进展

金属有机框架材料是由金属离子节点和有机配体通过配位键连接形成的具有序多孔骨架的材料, 因其具有比表面积大、 孔隙可调及表面性质可控等优点而备受关注. 通过对有机配体和金属离子进行选择及对金属有机框架材料进行后修饰处理, 可实现对金属有机框架材料表面性质的调控, 以提升其选择性吸附及特异性识别等性能, 进而拓展其在分离分析等领域的应用. 本文从金属有机框架材料的表面性质调控出发, 介绍了其表面性质与分离分析性能的关系, 总结了近年来该领域的代表性工作, 并展望了金属有机框架材料在分离分析领域的应用前景.     

Precise Design of Covalent Organic Frameworks for Electrocatalytic Hydrogen Peroxide Production

Electrochemical synthesis of H₂O₂ with high productivity is a significant challenge in electrocatalysis. Herein, we develop Mg-ion contained covalent organic frameworks (MgP-DHTA-COF), comprising stacked 2D layers, well-defined skeletons, and well-ordered monodispersed active sites, for the electrocatalytic production of H₂O₂ directly from O₂ and H₂O. The precise-designed MgP-DHTA-COF achieves H₂O₂ selectivity up to 96%, high Faradaic efficiency of 91% and reliable stability for H₂O₂ synthesis in 0.10 mol L⁻¹ KOH aqueous solution. Both experiments and simulations demonstrate that the pyrrolic-N fixed Mg ions in the knots promote the reactivity of COF and enhance the adsorption ability of OOH*. This work provides a valuable example for the design of an efficient electrocatalyst based on COFs for H₂O₂ production.     

金属有机骨架及其复合材料在固相微萃取中的制备及应用

金属有机骨架材料是近几年涌现出的一类新型多功能多孔固体材料,由金属离子和有机配体自组装形成.基于其比表面积高、孔隙率大、热稳定性好和结构与功能多样化等优点,此类材料可作为潜在的吸附剂来对水体等环境污染物进行预处理分析.此外,金属有机骨架材料和不同功能材料如碳基材料、分子印迹聚合物材料以及磁性纳米粒子等组装形成的金属有机骨架复合材料,其整体性能较优于母体金属有机骨架材料.因此,金属有机骨架复合材料在样品预处理方面的应用也引起了研究者的极大兴趣和广泛关注.结合自己的研究工作,对近5年的金属有机骨架材料以及金属有机骨架复合材料,主要在固相微萃取样品预处理方面的应用进行了综述,并对其发展前景进行了展望.     

Enhancing Multicomponent Metal–Organic Frameworks for Low Pressure Liquid Organic Hydrogen Carrier Separations

The resurgence of interest in the hydrogen economy could hinge on the distribution of hydrogen in a safe and efficient manner. Whilst great progress has been made with cryogenic hydrogen storage or liquefied ammonia, liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) remain attractive due to their lack of need for cryogenic temperatures or high pressures, most commonly a cycle between methylcyclohexane and toluene. Oxidation of methylcyclohexane to release hydrogen will be more efficient if the equilibrium limitations can be removed by separating the mixture. This report describes a family of six ternary and quaternary multicomponent metal–organic frameworks (MOFs) that contain the three‐dimensional cubane‐1,4‐dicarboxylate (cdc) ligand. Of these MOFs, the most promising is a quaternary MOF (CUB‐30), comprising cdc, 4,4′‐biphenyldicarboxylate (bpdc) and tritopic truxene linkers. Contrary to conventional wisdom that adsorptive interactions with larger, hydrocarbon guests are dominated by π–π interactions, here we report that contoured aliphatic pore environments can exhibit high selectivity and capacity for LOHC separations at low pressures. This is the first time, to the best of our knowledge, where selective adsorption for cyclohexane over benzene is witnessed, underlining the unique adsorptive behavior afforded by the unconventional cubane moiety.