金属有机框架材料在吸附分离领域的研究进展
2021-07-08霍晓文于守武肖淑娟谭小耀
霍晓文,于守武,肖淑娟,谭小耀
(1 华北理工大学 材料科学与工程学院,河北 唐山 063210;2 天津工业大学 化学与化工学院,天津 300387)
随着我国工业的快速发展,由温室效应引发的全球变暖、新能源储存及污水处理等问题,越来越受到人们的关注。纳米多孔材料由于自身独特的孔道结构和可调变的表面亲疏水性等特点,使其在吸附、分离领域具有广阔的应用前景。因此,开发新型的多孔纳米材料用于吸附分离显得尤为重要[1]。
金属有机框架材料(metal organic framework,MOF)是近些年快速发展起来的一类纳米多孔材料,它是以金属离子为中心,有机物为配体自组装而成的材料。因其具有高比表面积、多孔性以及结构灵活多变的特点受到广泛关注[2-3]。MOF种类繁多例如:网状金属有机骨架材料(IRMOFs)、类沸石咪唑骨架材料(ZIFs)、莱瓦希尔骨架材料(MILs)等,常被应用到各种气、液分离及吸附中。操作过程的简单化更使其成为分子筛、活性炭等吸附材料的替代品。
本文介绍了MOF材料粒径调控机理,并且综述了关于MOF在气相吸附分离(H2的储存、甲烷的吸附、CO2的捕集)、液相吸附分离(有机染料去除、重金属去除)和在膜分离领域的最新研究成果(图1)。最后对MOF材料未来的发展趋势进行了展望。

图1 MOF材料在吸附分离领域中的应用Fig.1 Application of MOF materials in adsorption separation
1 MOF材料简介及其分类
MOF是一种有机-无机杂化材料。它是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与有机配体桥连经自组装形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料[4]。在MOF材料中金属中心可挑选的区域基本囊括了元素周期表的所有金属元素,例如Al,Fe,Cu,Zn,Mg等。……
