文献汇报-MOFs

作者：QiangGao,JianXu,Xian-HeBu单位：NankaiUniversity,CollaborativeInnovationCenterofChemicalScienceandEngineering(Tianjin)期刊：CoordinationChemistryReviews,20182018年10月09日文献汇报Recentadvancesaboutmetal–organicframeworksintheremovalofpollutantsfromwastewater金属有机骨架除去废水中污染物的最新进展1汇报提纲2.实例:MOFs用于去除废水中的无机污染物1.背景介绍4.MOFs(ZIF-8)用于去除废水中的污染物(补充)6.总结与展望5.MOFs抗菌作用(补充)3.实例:MOFs用于去除废水中的有机污染物21.背景介绍MOFs水污染凝结，过滤，化学沉淀等，效果不理想易于定制的孔径和结构，众多活性位点和在环境光下的容易电荷分离沸石，活性炭，粘土和铝磷酸盐，比表面积低和缺乏可定制性二氧化钛和金属硫化物，能量利用率低34污染物1.背景介绍—污染物分类无机污染物有机污染物重金属离子卤化物含氧阴/阳离子放射性物质染料农药多环芳烃农用化学品药品2.MOFs用于去除废水中无机污染物除去手段危害其他传统方法对应的MOFs除去机制吸附量优缺点Ref.重金属吸附砷会导致皮肤受损或循环系统出现问题，增加癌症风险商业吸附剂(例如沸石和多孔碳材料)或一些生物吸附剂，如改性椰子废料和改性锯末MOF-80824.8mg/g良好的稳定性和重现性68Uio-66Zr-O-As配位键，每个Zr6簇可以在平衡时捕获七种等价的砷物质。303mg/g广泛的pH优异稳定性，高表面积和大量的吸附位点69UiO-MOFZr6节点具有优异的As5+结合能力和硫醇化接头对As3+离子的化学选择性捕获As5+和As3+双重吸附71镉导致肾脏损害Cu3(BTC)2-SO3H螯合效应88.7mg/g受pH严重影响74FJI-H9合适的空腔和强氢键相互作用两者协同作用286mg/g受活性位点，MOF空腔尺寸影响79铬致癌性，皮肤病，环境污染FIR-53、FIR-54100mg/g89ZJU-101245mg/g吸附量大，吸附速度快90汞肾功能损伤Zr-DMBD软碱通常对软酸具有高亲和力99.9%除汞率高，受Hg2+浓度和pH影响小95FJI-H12439.8mg/g高通量96LMOF-26399.1%高的水稳定性和对汞强烈敏感反应，除汞率高9752.MOFs用于去除废水中无机污染物除去手段危害其他传统方法对应的MOFs除去机制吸附量优缺点Ref.卤素吸附氟化物骨骼氟中毒或肝脏和肾脏出现严重问题沉淀,反渗透,过滤和使用活性氧化铝UiO-66(Zr)40.09mg/g水解稳定性，受中心金属活动，孔隙拓扑和配位数104AlFu-MOF600mg/g在水中高度稳定105放射性物质吸附133Ba具有长半衰期，高水溶性和环境迁移性，致癌离子交换，树脂,分子受体和传统的无机多孔材料MOF-808-SO4MIL-101-SO3H（Cr）引入强钡螯合基团(硫酸盐和磺酸基团）131.1mg/g70.5mg/g超高的吸附速率，高水稳定性，高度选择性11399TcSCU-7层间空间实现电荷平衡90%快速有效121SCU-100阴离子交换541mg/g优异的PH稳定性，吸附快122235U1-NO2化学吸附、强表面络合127SZ-2、SZ-3离子交换机制58.18mg/g结构超稳定，PH稳定性，吸附速率快128光催化Cr6+致癌性，皮肤病，环境污染对可见光的响应性弱，太阳辐射效率低NH2-MIL-125（Ti）具有半导体行为的激发MOF产生电子和空穴表现出良好的可回收性，不同的致孔剂pH值可以显着影响132NNU-36＞95.3%宽区域上具有可见光吸收，受PH的影响13363.MOFs用于去除废水中有机污染物除去手段危害其他传统方法对应的MOFs除去机制吸附量优缺点Ref.吸附有机污染物染料大多数染料都是有毒的，可能导致疾病甚至癌症；扰乱水生生态系统活性炭、沸石、其他传统孔材料MIL-101MIL-53静电相互作用241mg/g高孔隙率和大孔径是提高吸附容量和速率的原因145MIL-100（Fe）MIL-100（Cr）1045mg/g211.8mg/g具有高比表面积和水稳定性的146NH2-MIL-125405.61中心金属，MOF的外表面，-NH2基团在这种吸附过程中起着不可或缺的作用147农药严重的环境问题和健康风险，如增加癌症风险和危害生殖系统MIL-53π-π堆积和静电相互作用556.5mg/g更高的吸附容量和更大的吸附速率149UiO-66弱静电和π-π堆积相互作用370mg/g具有较大的孔径150NKU-101160(MV)200mg/g(DQ)足够的空间和活性位点151PPCPs高度持久性，PPCPs的积累已成为公共健康和生态的严重风险UiO-66静电和π-π堆积相互作用189mg/g碱基排斥和酸碱吸引152BUT-12BUT-13优异的稳定性，适当的孔径和疏水孔表面15373.MOFs用于去除废水中有机污染物除去手段危害其他传统方法对应的MOFs除去机制吸附量优缺点Ref.催化有机污染物染料大多数染料都是有毒的,可能导致疾病甚至癌症;扰乱水生生态系统活性炭,沸石,其他传统孔材料{[Co3(L)2(H2O)6]H2O}n原位生成高活性瞬态物种(即H2O2,OH,O2-)可以将有毒有机污染物转化为无毒或毒性较小的物质98.90%MOF的中心金属155MIL-53（Fe）100.00%H2O2和可见光的存在可以显着促进MIL-53(Fe)对RhB的光降解动力学，pH和H2O2剂量，初始染料浓度对RhB降解的影响156芳香族化合物具有高毒性和长持久性Ag-MOF紫外光照射，这种MOF可以诱导产生α-OH自由基97.7％(BPA)157AQS-NH-MIL-101（Fe）SO4-,OH和O2-都是BPA降解的原因,其中SO4-是主导的-1588YRLee,JKim,WSAhnKoreanJournalofChemicalEngineering2013,30(9):1667-16804.MOFs(ZIF-8)用于去除废水中的污染物(补充)原位生长的ZIF-8/PSS混合动力膜ZIF-8及其有机配体的结构示意图Zhang,SJi,NWangetal.AngewandteChemie,2015,126(37):9933-993794.MOFs(ZIF-8)用于去除废水中的污染物(补充)PA/ZIF-8/PSF杂化复合膜PAA/ZIF-8/PVDF混合超滤膜TLi,WZhang,SZhaietal,WaterResearch2018,143:87SBasu,MBalakrishnan,Separation&PurificationTechnology,2017,179:118-125105.MOFs抗菌作用(补充)GWyszogrodzka,BMarszałek,BGiletal,DrugDiscoveryToday,2016,21(6):1009-1018抗菌机制抗菌优点抗菌实例持续的抗菌,效果好,耐久性好,同时具有防菌作用,防止金属团聚和氧化MOFs细菌种类文献ZIF-67Co-SIM一1AgTAZ金黄色葡萄球菌恶臭假单胞菌大肠杆菌Co-TDM大肠杆菌SAguado,JQuirós,JCanivetetal,Chemosphere,2014,113(23):188-192WZhuang,DYuan,JRLi,ZLuo,AdvancedHealthcareMaterials,2012,1(2):225-238116.总结与展望MOFs包含几乎无限多样的功能组分；孔结构和空腔化学环境可以通过网状化学来高度设计；低能耗和高效率。中心金属的类型，表面润湿性，样品尺寸；吸附选择性和再现性。MOFs优点探索的方向12研究目标实现功能化和应用实际问题挑战良好的吸附/降解性能+满意的可回收性+低成本光明前景吸附/分离，催化，化学传感，能量储存与转换存储，生物成像YZChen,RZhang,LJiao,HLJiang,CoordinationChemistryReviews,2018,362:1-23ZChang,DHYang,JXu,TLHu,XHBu,AdvancedMaterials,2015,27(36):5432-54416.总结与展望13NLi，JXu，RFengetal，ChemicalCommunications，2016,52(55):8501-8513策略：加强金属-配体键的强度；改变连接体（配体）的化学功能;结构架构的调节；骨架的表面改性。热力学稳定长期暴露于溶液或在纯水超过一周或在酸/碱性或沸点条件超过一天仍然能稳定广阔的应用前景高动态稳定接触高湿度环境或在液体中短时间暴露后水解仍然稳定在高湿度条件下具有较高的工业应用潜力低动态稳定在低湿度条件下稳定在干燥条件的有应用潜力不稳定暴露在任何水分环境下迅速分解在无水环境下的应用潜力NCBurtch，HJasuja，KSWalton，chemicalReviews，2014,114(20):10575-6126.总结与展望14探索方向2018年10月09日文献汇报恳请各位老师批评指正！谢谢！15