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MOF及其复合材料吸附去除VOCs应用研究进展

2021-01-18李孟李炜张帅李雨薇刘芳赵朝成王永强

化工进展 2021年1期
关键词:复合材料

李孟,李炜,张帅,李雨薇,刘芳,2,赵朝成,2,王永强,2

(1 中国石油大学(华东)化工学院,山东青岛266580;2 石油石化污染物控制与处理国家重点实验室,北京102206)

金属有机骨架材料(metal organic framework,MOF)是指经自组装方式(如络合、桥联等)将有机配体与无机金属中心相连接,形成的一种具有周期性3D 网状结构及双重性能的新型多孔材料[1−2],具有比表面积高、结构组成多样化、可再生性强、金属活性位点开放、易化学修饰[3]等优点。在吸附、催化、抗菌、存储能源、捕获气体、合成材料、超级电容器等领域具有广泛的应用前景[4−7]。

传统吸附材料因自身局限性限制了其在吸附挥发性有机化合物(VOCs)领域中的应用,如活性炭及衍生物材料易燃、适用范围小、容易失活、循环利用率低;分子筛传质阻力较高、吸附量有限;硅胶易吸水,且含有毒物质;硅藻土和氧化铝等物质吸附性能较低。近几年来,MOF 因其高比表面积、孔道规则易于调节、金属活性位点丰富、化学可修饰性强等特点,被广泛应用于吸附领域。但其水稳定性差[8],在潮湿或水溶液中骨架易坍塌的缺点限制了在高湿环境中的应用[9]。为扩展MOF吸附应用,有研究者将MOF 与聚合物、氧化石墨烯(GO)、碳纳米管、纳米级金属颗粒、疏水官能团等共同制备成复合材料[10−15],在提高其水稳定性的同时增加色散力以防止MOF 团聚,并经协同效应形成更多吸附活性位点以增强MOF 吸附性能。本文简述并对比了MOF 及其复合材料的各种制备方法,总结了MOF针对VOCs的吸附机理和吸附影响因素,着重介绍了单体MOF、MOF@GO、官能团改性MOF 及其他MOF 复合材料吸附去除VOCs 的研究进展。……

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