聚合物基MOFs复合材料的制备及应用
发布时间：2021-11-21 06:53
金属有机骨架化合物（MOFs,配位聚合物）主要是由金属离子与有机配体通过自组装作用而形成的一种有机无机多孔配合物,它具有结构可调、孔隙率高以及比表面积大等特点,在生物医药、传感、气体分离膜等方面有着广泛的应用,但单一的MOFs材料也有一定的缺点,如稳定性差、机械强度低等。为了改善其缺点,一些研究者将MOFs材料与无机物、有机物复合,在改善MOFs材料缺陷的同时扩宽它的应用范围,本文重点阐述了MOFs材料与聚合物的复合研究进展。本文根据MOFs材料的命名、组分单元和合成方法的不同将MOFs分为以下几类,如网状金属有机骨架材料（IRMOFs）、类沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）、莱瓦希尔骨架材料（MILs）、孔/通道式骨架材料（PCNs）等;归纳了聚合物基MOFs复合材料常用的两种制备方法,即物理共混法和原位法;总结了聚合物与MOFs间的复合方式,主要有非共价键复合和共价键复合。非共价键复合包括氢键、范德华力、静电作用等;共价键复合主要是氨基与羧基间的复合。在非共价键复合和共价键复合中都有氢键的作用,并且通过共价键可以使聚合物和MOFs材料更好地复合,从而使聚合物基MOFs复合材料更加稳定,...
【文章来源】：材料导报. 2020,34(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
有机骨架化合物简易形成示意图
由于存在有机配体，MOFs材料与聚合物有较好的相容性，可以方便实现有机/无机复合材料的制备[7]。如图2所示，本文通过在http://apps.webofknowledge.com网站中搜索关键词MOFs and Polymers，统计了从2000年到2018年MOFs材料与聚合物复合的文章数量，发现该方面研究论文数量逐年增加，说明越来越多的研究者将MOFs材料与聚合物复合制备兼具二者优异性能的复合材料，以更好地扩宽其应用范围[8]。但在聚合物与MOFs材料复合制备过程中，MOFs材料在聚合物中的良好分散是发挥复合体系协同效应的一个关键[9]。常用的方法是将纳米材料均匀地分散在水/有机溶液中，与聚合物表面保持接触以进行反应，但是这种方法容易造成纳米材料团聚，在聚合物中分散不均匀的问题。为解决这类问题，有研究者将纳米材料进行基团修饰或者通过原位聚合的方式将其与聚合物复合[10-11]。Zhu等[9]通过对UIO-66进行基团修饰，在其上连接胺基合成Ui O-66-NH2晶体，并将其作为功能纳米材料用于制备聚酰胺(PA)复合膜，这种末端带有胺基的MOF可以通过酰胺反应与聚酰胺膜共价结合，从而使它们在PA层中更稳定。1 MOFs分类
IRMOFs是由分离的次级结构单元[Zn4O]6+无机基团与一系列芳香羧酸配体以八面体形式桥连自组装而成的微孔晶体材料。IRMOFs系列材料最初是由加州大学Yaghi教授和他的研究团队设计并制备而成，1999年他们制备了IR-MOF-1(即MOF-5),2002年他们通过改变IRMOF-1的有机配体得到了具有不同孔径和功能的相同类型的骨架IRMOF1-16(图3)。在IRMOFs材料中，比较典型的是MOF-5，其主要被应用于吸附性能的研究[13-14]。1.2 类沸石咪唑酯骨架材料(Zeoliticimidazolate frameworks,ZIFs)
【参考文献】：
期刊论文
[1]多功能MOFs基复合材料研究进展[J]. 冯爱玲,王彦妮,徐榕,林社宝,江鹏. 功能材料. 2018(11)
[2]MOFs复合材料的制备及其应用研究进展[J]. 童琳,莫名月,杜奕霖,景婷. 当代化工研究. 2018(08)
[3]MOF复合材料的制备及应用研究进展[J]. 李莹,林雨,孙晓英,张红星,邹兵,肖安山. 化工新型材料. 2018(03)
[4]MCCBA-Cu2O-（MOF-5）三元复合材料抗菌性能的研究[J]. 张美云,杨强,宋顺喜,樊国栋,杨斌,赵梦雅,鲁鹏. 中国造纸. 2018(02)
[5]金属有机框架CPL-1填充柱气相色谱分析氢同位素[J]. 胡鹏,陈平,曹大伟,付小龙,肖成建,王和义. 色谱. 2017(10)
[6]MOFs/聚合物复合膜研究进展[J]. 郭学彬,何一鸣,孙晓芳,王新爽,展侠. 化工新型材料. 2017(08)
[7]UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用[J]. 王茀学,王崇臣,王鹏,邢碧枞. 无机化学学报. 2017(05)
[8]ZIF-8的合成、表征及正己烷吸附性能[J]. 刘克峰,任丹妮,孙辉,沈本贤,刘纪昌. 高等学校化学学报. 2016(10)
[9]聚合物/无机纳米复合材料的制备与应用进展[J]. 古梅,罗阳明. 材料导报. 2013(S2)
[10]金属有机骨架材料MOF-5的合成及吸附性能[J]. 孙红,柳志刚,陈敏. 大连交通大学学报. 2013(04)
硕士论文
[1]柱撑型金属—有机框架材料的制备及其气体吸附分离性能研究[D]. 高碧轩.浙江大学 2018
[2]MOFs/壳聚糖复合质子交换膜的制备及质子传输性能的研究[D]. 李静娟.郑州大学 2016
[3]功能化金属有机骨架材料的制备及在电化学分析中的应用[D]. 陈欢欢.扬州大学 2016
[4]MOFs/PDMS混合基质膜的制备及气体分离性能研究[D]. 胥吉萍.大连理工大学 2014
[5]互穿结构和多配体金属—有机骨架材料中气体分离的分子模拟研究[D]. 焦佳月.北京化工大学 2012
本文编号：3509005
【文章来源】：材料导报. 2020,34(15)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
有机骨架化合物简易形成示意图
由于存在有机配体，MOFs材料与聚合物有较好的相容性，可以方便实现有机/无机复合材料的制备[7]。如图2所示，本文通过在http://apps.webofknowledge.com网站中搜索关键词MOFs and Polymers，统计了从2000年到2018年MOFs材料与聚合物复合的文章数量，发现该方面研究论文数量逐年增加，说明越来越多的研究者将MOFs材料与聚合物复合制备兼具二者优异性能的复合材料，以更好地扩宽其应用范围[8]。但在聚合物与MOFs材料复合制备过程中，MOFs材料在聚合物中的良好分散是发挥复合体系协同效应的一个关键[9]。常用的方法是将纳米材料均匀地分散在水/有机溶液中，与聚合物表面保持接触以进行反应，但是这种方法容易造成纳米材料团聚，在聚合物中分散不均匀的问题。为解决这类问题，有研究者将纳米材料进行基团修饰或者通过原位聚合的方式将其与聚合物复合[10-11]。Zhu等[9]通过对UIO-66进行基团修饰，在其上连接胺基合成Ui O-66-NH2晶体，并将其作为功能纳米材料用于制备聚酰胺(PA)复合膜，这种末端带有胺基的MOF可以通过酰胺反应与聚酰胺膜共价结合，从而使它们在PA层中更稳定。1 MOFs分类
IRMOFs是由分离的次级结构单元[Zn4O]6+无机基团与一系列芳香羧酸配体以八面体形式桥连自组装而成的微孔晶体材料。IRMOFs系列材料最初是由加州大学Yaghi教授和他的研究团队设计并制备而成，1999年他们制备了IR-MOF-1(即MOF-5),2002年他们通过改变IRMOF-1的有机配体得到了具有不同孔径和功能的相同类型的骨架IRMOF1-16(图3)。在IRMOFs材料中，比较典型的是MOF-5，其主要被应用于吸附性能的研究[13-14]。1.2 类沸石咪唑酯骨架材料(Zeoliticimidazolate frameworks,ZIFs)
【参考文献】：
期刊论文
[1]多功能MOFs基复合材料研究进展[J]. 冯爱玲,王彦妮,徐榕,林社宝,江鹏. 功能材料. 2018(11)
[2]MOFs复合材料的制备及其应用研究进展[J]. 童琳,莫名月,杜奕霖,景婷. 当代化工研究. 2018(08)
[3]MOF复合材料的制备及应用研究进展[J]. 李莹,林雨,孙晓英,张红星,邹兵,肖安山. 化工新型材料. 2018(03)
[4]MCCBA-Cu2O-（MOF-5）三元复合材料抗菌性能的研究[J]. 张美云,杨强,宋顺喜,樊国栋,杨斌,赵梦雅,鲁鹏. 中国造纸. 2018(02)
[5]金属有机框架CPL-1填充柱气相色谱分析氢同位素[J]. 胡鹏,陈平,曹大伟,付小龙,肖成建,王和义. 色谱. 2017(10)
[6]MOFs/聚合物复合膜研究进展[J]. 郭学彬,何一鸣,孙晓芳,王新爽,展侠. 化工新型材料. 2017(08)
[7]UiO系列金属-有机骨架的合成方法与应用[J]. 王茀学,王崇臣,王鹏,邢碧枞. 无机化学学报. 2017(05)
[8]ZIF-8的合成、表征及正己烷吸附性能[J]. 刘克峰,任丹妮,孙辉,沈本贤,刘纪昌. 高等学校化学学报. 2016(10)
[9]聚合物/无机纳米复合材料的制备与应用进展[J]. 古梅,罗阳明. 材料导报. 2013(S2)
[10]金属有机骨架材料MOF-5的合成及吸附性能[J]. 孙红,柳志刚,陈敏. 大连交通大学学报. 2013(04)
硕士论文
[1]柱撑型金属—有机框架材料的制备及其气体吸附分离性能研究[D]. 高碧轩.浙江大学 2018
[2]MOFs/壳聚糖复合质子交换膜的制备及质子传输性能的研究[D]. 李静娟.郑州大学 2016
[3]功能化金属有机骨架材料的制备及在电化学分析中的应用[D]. 陈欢欢.扬州大学 2016
[4]MOFs/PDMS混合基质膜的制备及气体分离性能研究[D]. 胥吉萍.大连理工大学 2014
[5]互穿结构和多配体金属—有机骨架材料中气体分离的分子模拟研究[D]. 焦佳月.北京化工大学 2012
本文编号：3509005
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