mofs cof离子筛分膜
分子筛膜在气体分离中的应用讲解
二. 分子筛膜的制备
分子筛膜—MOFs膜
原位 溶剂热法
晶种法 ……
分层法
微波法
分层法
分层法图解
➢高度有序、均匀、平整 ➢实现晶体的高度取向性 ➢合成其他方法无法得到的 MOF结构
硅铝(沸石) 分子筛膜
ZSM-5、NaA、NaY和silicalite-1
2 无机多孔材料膜
磷酸(硅)铝 分子筛膜
SAPO-34、SAPO-44和AlPO4-5
分子筛 膜
有机-无机多孔材料膜
碳 分子筛膜
4 金属有机框架 (MOFs)膜
ZIFs、MOF-5、Cu-BTC
有机多孔材料膜
共价有机多孔聚 合物(COPs)膜
分子筛膜的特点
分子筛膜—COPs膜
共价有机多孔聚合物是一类完全由轻质元素(C、 H、O、 N、 B 等)通过共价键的方式 连接而成的有机多孔材料。
➢ 良好的化学稳定性与热稳定性 ➢ 孔径可连续可调 ➢ 易于功能化 ➢ 同时具有高分子膜性能
分子筛膜的特点小结
优点
无机多孔 材料膜
MOFs 材料膜
骨架牢靠 稳定性好
MOFs材料是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连 接，形成的一类具有周期性网络结构的晶态多孔材料。
➢ 孔道高度有序
金属离子 配位
周期性网状骨架的多孔材料 自组装
➢ 孔形与尺寸可调
有机配体
➢ 表面可功能化
➢ 柔性的孔道能够可逆地调节孔径来适应吸附物
➢ 可选择金属离子和有机配体来无限构筑多孔材料
mofs水处理膜制备
mofs水处理膜制备
MOFs水处理膜制备方法有很多种，包括水热法、微波法、溶剂热法等。
MOFs材料以其高比表面积、多孔性和化学活性等优点，在水处理领域展现出广阔的应用前景。
研究表明，MOFs材料含有大量开放性金属位点、路易斯酸碱位以及官能团，因此对染料、抗生素、农药、持久性有机污染物等均具有较高的吸附性能。
北京理工大学的研究团队开发出一种超高MOF担载量膜用于高效污水净化的研究成果，这项研究进一步提高了MOFs在水处理中的效果。
同时，该团队也对MOF膜在废水处理与水再生的实际应用方面提出建议：进一步探讨和研究在极端条件下保持MOF膜的长期稳定性；发展绿色、低成本的合成技术以大规模生产MOF膜，并考虑回收MOF填料。
值得注意的是，经过改性的MOF纳米片膜（MOF-NS/PVDF）通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液滴涂改性，形成了具有蜂窝状结构的PDMS涂层，不仅修复了MOF纳米片间的分子尺度缺陷，而且实现了膜表面特性从超亲水到超疏水的转变。
这种兼具超疏水表面特性和膜的特性使得MOFs在水处理中的应用更加广泛。
水热法是在一定温度和压强下进行反应，最终制备得到MOFs材料。
相对于其他制备方法，水热法制得的MOFs材料具有晶粒发育完整，粒度小，且分布均匀，颗粒团聚较轻的优点。
微波处理是有机化学中广泛使用的方法。
在密闭的体系里进行反应，可以快速制备出高质量的MOFs材料。
cofs材料多级孔道结构和离子性孔壁结构的研究
COFs材料多级孔结构和离子性孔壁结构的研究中文摘要共价有机框架材料（Covalent Organic Frameworks，COFs）是由有机小分子通过共价键连接而成的晶型有机多孔材料。
因具有规整的、易于功能化的孔道结构，COFs材料在气体的吸附分离、多相催化、荧光传感以及光电材料都有比较好的应用前景。
孔性质是COFs材料的最主要性质之一。
因此，如何通过调节孔径的大小、孔的亲疏水性以及酸碱性等来调控COFs材料性能是实现COFs材料的高附加值应用的基础。
本论文围绕COFs的孔道与性能之间的关系，尝试合成含有大孔结构的多级孔COFs材料以及通过后合成的方法构筑了离子型孔道结构的COFs材料。
本论文的第三章是设计了一系列具有D2h对称性的前体分子，并尝试通过亚胺键缩合反应合成具有两种孔道的COFs材料，其中一个孔道为相对比较大的孔道。
结果表明，所得到的材料为无定型的材料。
本论文的第四章是通过后修饰的方法得到了离子型材料。
虽然LZU-21-CH3材料的晶型在离子化过程中遭到了很大的破坏，但是通过对色素的吸附和阴离子的荧光识别实验，我们研究了离子化之后材料的孔道性质。
随后我们利用更为稳定的LZU-28材料，通过后修饰的方法得到了晶型的LZU-28-H材料，并初步尝试了其对色素的吸附。
关键词：离子型共价有机框架材料，多级孔共价有机框架材料，离子吸附，荧光识别Study on Heteropore Structure and Ionized Pore-wallStructure of COFs FrameworksAbstractCovalent organic frameworks (COFs) are porous organic materials which are formed by small organic molecules through covalent bonds. COFs have some outstanding advantages, such as regular channels, well-defined structure, and π-conjugated frameworks. These advantages have offered COFs materials with superior potentials in various areas, such as gas adsorption separation, heterogeneous catalysis, fluorescence sensing, and optoelectronic materials. The property of the pore is one of the most important properties of COFs. Therefore, how to adjust the performance by tuning the hydrophobicity, acidity, and pore size of the pores is basic to realize the high value-added applications. Accordingly, in this thesis, to find the relationship between the porous structure and the material properties, we tried to synthesize heteropore COF materials with macroporous structure and build the ionic COF by post-synthesis method.In Chapter 3, we designed a series of precursor molecules with D2h symmetry, and tried to synthesize COF materials with two kinds of channels via imine bond, one of which is a relatively large pore channel.In Chapter 4, the ionized COF (LZU-21-CH3) was obtained by post-modification method. Although the crystalline framework was damaged during the ionization process, the properties of the pores after ionization were studied by the adsorption of the dye and the identification of the anions. Based on this, we obtained a crystalline material LZU-28-H by post-modification of stable LZU-28. The absorption property of LZU-28-H toward the dyes was also studied.Key words: Ionic covalent organic framework materials, Heteropore covalent organic framework materials, Ion adsorption, Fluorescence recognition缩写注释缩写英文全名中文全名AO7 acid orange 7 酸性橙7 BET Brunauer-Emmett-Teller 比表面积计算方法COFs Covalent Organic Frameworks共价有机框架材料CP-MAS Cross Polarization Magic Angle Spinning交叉极化魔角旋转DMF N,N-Dimethylformamide N,N-二甲基甲酰胺DMSO Dimethyl Sulphoxide 二甲基亚砜DOE Department of Energy 美国能源部FT-IR Fourier Transform Infrared 傅里叶变换红外光谱MB Methyl blue 甲基蓝MLB Methylene blue 亚甲基蓝MOFs Metal-Organic framework金属有机框架材料NLDFT Nonloal Dnsity Functional Theory 非定域密度泛函理论OG Orange G 橙黄G PXRD Powder X-Ray Diffraction 粉末X射线衍射IUPAC International union of pure and appliedchemistry国际纯粹和应用化学联合会THF Tetrahydrofuran四氢呋喃TGA Thermo Gravimetric Analysis 热重分析目录中文摘要 (I)Abstract (II)缩写注释 ................................................................................................................................... I II 第一章前言 .. (1)1.1引言 (1)1.2 共价有机框架材料简介 (1)1.2.1共价有机框架材料的产生背景 (1)1.2.2共价有机框架材料的设计合成和表征 (3)1.2.3共价有机框架材料的应用 (14)1.3 本课题的设计思路以及研究内容 (28)参考文献 (30)第二章实验试剂和仪器设备 (35)2.1实验试剂及来源 (35)2.2试剂处理 (36)2.3实验仪器及型号 (36)第三章多级孔COF材料的构筑 (38)3.1研究背景 (38)3.2结果与讨论 (43)3.2.1 LZU-150的合成及表征 (43)3.2.2 LZU-151的合成及表征 (49)3.2.3 LZU-152的合成及表征 (56)3.3总结 (59)3.4单体合成 (59)参考文献 (62)第四章离子型材料的合成及应用 (63)4.1研究背景 (63)4.2 LZU-21及LZU-21-CH3的合成表征 (69)4.2.1 LZU-21的合成和表征 (69)4.2.2 LZU-21-CH3的合成和表征 (73)4.3 离子化材料LZU-21-CH3的应用 (75)4.3.1 LZU-21-CH3对离子的吸附 (75)4.3.2 LZU-21-CH3的荧光识别 (79)4.4 晶形离子化材料的合成 (81)4.4.1三维离子化材料的尝试 (81)4.4.2二维晶型离子化材料的合成和表征 (82)4.5 本章小结 (89)4.6 实验部分 (89)4.6.1前体的合成 (89)4.6.2色素分子的吸附 (94)4.6.3荧光识别 (94)参考文献 (95)总结与展望 (96)附录：部分化合物的核磁谱图 (97)致谢 (103)第一章前言1.1 引言材料是人类社会赖以生存和发展的基础，当一种关键性的新材料发现并应用于社会生活时，就会给人类生产和社会发展带来巨大的飞跃。
mof 电化学沉积
mof 电化学沉积英文回答：Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of nanoporous materials that have attracted considerable attention due to their unique structural and chemical properties, which make them promising candidates forvarious applications, including energy storage, catalysis, drug delivery, and sensing. Electrochemical deposition (ECD) is a versatile technique that can be used to synthesize MOF thin films with controlled morphology, composition, and thickness. In this approach, a metal-organic precursor solution is electrolyzed in the presence of a substrate, which serves as the working electrode. The appliedpotential drives the electrodeposition process, leading to the formation of a MOF film on the substrate surface.The ECD of MOFs offers several advantages over other synthesis methods. Firstly, it allows for the precisecontrol of the film thickness and morphology by adjustingthe deposition parameters such as the applied potential, deposition time, and electrolyte concentration. Secondly, ECD enables the conformal coating of complex substrates with MOFs, which is particularly useful for applications such as microelectronics and sensor devices. Thirdly, the ECD process can be easily scaled up for large-area deposition, making it suitable for industrial-scale production.To date, a wide range of MOFs have been successfully synthesized using ECD, including zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs), metal-organic polyhedra (MOPs), and covalent organic frameworks (COFs). The choice of MOF precursor and electrolyte solution depends on the desired film properties and the specific application. For instance, ZIFs can be synthesized using a zinc salt and an imidazole ligand in an aqueous solution, while MOPs require the use of metal ions and organic ligands in organic solvents.The electrochemical deposition of MOFs involves several key steps. Firstly, the substrate is cleaned and activated to ensure good adhesion of the MOF film. The metal-organicprecursor solution is then prepared by dissolving the appropriate metal salt and organic ligand in a suitable solvent. The precursor solution is typically deoxygenated to remove any dissolved oxygen that could interfere with the electrodeposition process.The electrochemical cell consists of the substrate as the working electrode, a counter electrode (typically a platinum or carbon rod), and a reference electrode (such as a saturated calomel electrode). The precursor solution is introduced into the electrochemical cell, and the desired deposition potential is applied to the working electrode. The electrodeposition process is monitored by measuring the current-time response.Once the desired deposition time has elapsed, the working electrode is removed from the electrochemical cell and rinsed with a suitable solvent to remove any remaining precursor solution. The MOF film can then be characterized using a variety of techniques, such as X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and atomic force microscopy.The electrochemical deposition of MOFs is a powerful technique that offers a versatile and scalable approach for synthesizing MOF thin films with controlled properties.This technique has enabled the development of a wide rangeof MOF-based devices and applications, and it is expectedto play an increasingly important role in the future development of nanomaterials and functional materials.中文回答：金属有机骨架 (MOF) 的电化学沉积。
MOFs材料简介
金属-有机骨架薄膜
MOFs 沉淀在Al2O3、SiO2 及碳基底上
MOFs 沉淀在自组装有机单层 ( SAM) 修饰的 基底上
MOFs 的分步层层液相外延生长
纳米级金属-有机骨架材料
以块状材料形式存在的金属-有机骨架的宏观固 态性质制约了它们在溶液中的行为，限制了它们的应 用领域，如生物学领域的药物储藏和缓释、生物成像 及气态信号分子的传输等。因此，通过缩减此类材料 的尺寸至次微米甚至纳米级不仅扩大了应用范围，而 且为金属-有机骨架开辟了一个新的领域，即纳米级配 位聚合物( nanoscale coordination polymers，NCPs)
金属离子 Co2+
有机配体 H3L
5-（苯甲酸-4-甲氧 基）间苯二甲酸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化
MOFs 材料的不饱和金属位点作为Lewis acid sites可 以用作催化中心，目前已应用到氰基化反应、烃类、醇 类的氧化反应、Diels-Alder 反应、酯化反应、偶联反 应等多种反应。
气体吸附与存储
氢气作为一种理想的高效清洁能源，它不仅燃烧 效率高而且清洁无污染受到了人们的青睐，由于 MOFs 材料的特殊孔道结构，被认为是潜在的储氢材 料。
相对于传统的C-18 硅胶颗粒、碳纳米管和石墨烯等材料, MOFs 材料具有一些优越的结构特点可以使其在萃取分离中的应用潜力更广 阔: 多孔结构的大比表面积使富集吸附的接触点增多; 多孔结构更利 于目标物在MOFs 材料表面吸附; 可以通过优化有机配体结构提高萃取 选择性;可以通过π-π作用、范德华力、氢键作用与目标分子作用,从 而提高吸附效果。当其萃取有机物时, 因MOFs 比表面积大, 吸附容量 高, 萃取完成后将萃取相洗脱, 即可实现痕量目标化合物的萃取分离。 目前在萃取分离中应用最多的是具有水稳定性、溶剂稳定性和热稳定 性好的MOFs 材料, 如ZIFs 系列和MILs 系列。
面向锂镁分离的低聚醚功能化共价有机框架膜
面向锂镁分离的低聚醚功能化共价有机框架膜面向锂镁分离的低聚醚功能化共价有机框架膜近年来，锂离子电池作为高能量密度储能器件，在电动车、移动设备和可再生能源领域得到广泛应用。
然而，锂离子电池的正极材料通常采用的是贵重金属材料，导致其成本较高。
因此，研究人员开始探索其他金属离子的应用，其中镁离子因其丰富的资源和良好的化学性质成为重要的研究对象。
但是，锂镁分离仍然面临着挑战，传统的分离方法成本高且环境污染，因此需要开发一种有效的、环境友好且低成本的锂镁分离膜。
共价有机框架（COFs）膜因其高度可调性、孔径可控性和化学稳定性被广泛应用于气体分离、分子透析和催化等领域。
最近，研究人员提出了一种新型的低聚醚功能化COF膜，该膜具有高度的镁离子选择性和负载能力，能够实现高效的锂镁分离。
这种低聚醚功能化COF膜的制备过程包括三个步骤：COF材料的合成、COF膜的制备和膜的功能化。
首先，通过有机合成方法合成具有孔结构的COF材料。
其次，将COF材料与聚合物或金属有机框架（MOFs）相混合，通过溶剂挥发或热处理等方法，制备出具有孔隙结构的COF膜。
最后，通过表面修饰和功能化的方法，引入低聚醚官能团，提高COF膜对镁离子的选择性和吸附能力。
低聚醚功能化COF膜的主要优势在于其高度可调性和孔径可控性。
通过合理选择COF材料的合成方法和不同的功能化官能团，可以调控COF膜的孔径大小和表面性质，从而实现对锂镁分离的优化。
此外，COF膜还具有较高的化学稳定性和机械强度，可提高膜的使用寿命和稳定性。
实验结果显示，低聚醚功能化COF膜在锂镁分离中表现出良好的选择性和吸附能力。
COF膜对镁离子具有较高的选择性，能够实现高效的锂镁分离。
同时，COF膜还具有较高的镁离子吸附能力，能够从复杂的混合溶液中高效、快速地吸附镁离子。
这些结果为低成本、高效率和环境友好的锂镁分离技术提供了新的选择。
总而言之，面向锂镁分离的低聚醚功能化共价有机框架膜具有广阔的应用前景。
MOFs膜在离子分离中的应用研究进展
MOFs膜在离子分离中的应用研究进展
赵国珂;张杨;刘轶群
【期刊名称】《化工新型材料》
【年(卷),期】2024(52)6
【摘要】金属有机框架(MOFs)材料在膜技术领域受到的关注日益增长,其规则且高度可调的亚纳米尺寸孔道结构、高孔隙率以及官能化修饰的灵活性,使MOFs膜在精细化离子筛分方面表现出良好的应用潜力。
近年来,离子在MOFs多晶膜、MOFs混合基质膜和MOFs通道膜体系内的选择性传输行为相继被报道,基于MOFs材料的结构-性能关系,通过可控设计以优化膜的选择性和稳定性取得了诸多进展。
系统地梳理了上述MOFs膜的制备、离子选择性分离机理和优化思路,对比分析了其各自的特点和实际应用面临的挑战,基于此,提出MOFs膜在离子分离领域的潜在发展方向。
【总页数】8页(P12-18)
【作者】赵国珂;张杨;刘轶群
【作者单位】中石化(北京)化工研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ051.893
【相关文献】
1.离子液体分离膜及其在CO2分离的应用研究进展
2.MOFs分离膜在水系分离中的应用
3.MOFs材料膜在分离中的应用
4.超疏水MOF膜的构建及其在醇水快速
分离中的应用5.功能化MOFs及MOFs/聚合物复合膜在有机染料和重金属离子吸附分离中的应用
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mofs cofs文献
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首先，“MOFs”和“COFs”文献指的是关于金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的学术研究文献。
MOFs和COFs是近年来在化学和材料科学领域中备受关注的新型多孔材料，它们具有高比表面积、可调的孔径和化学功能性等特点，被广泛应用于气体存储与分离、催化、传感器、光电材料等领域。
“MOFs”即金属有机框架，是一种由金属离子或团簇与有机连接剂通过配位键组装而成的晶态或非晶态多孔材料。
MOFs的合成方法多样，可以通过溶剂热法、水热法、微波法等实现。
举例来说，Yaghi课题组在2003年首次报道了一种基于Zn(Ⅱ)和1,3,5-benzenetriazole的MOF-5，该材料具有较高的比表面积和孔容，被广泛应用于气体存储和分离领域。
“COFs”即共价有机框架，是由有机连接剂通过共价键连接形成的晶态或非晶态多孔材料。
COFs的合成方法主要包括溶液法、固相法、气相法等。
举例来说，Li课题组在2015年报道了一种基于三蝶烯和二羧基苯的二维COF-LZU1，该材料具有良好的荧光性质和气体吸附性能，在荧光传感和气体存储领域有潜在应用。
总结来说，“MOFs”和“COFs”文献是指关于金属有机框架和共价有机框架的学术研究文献，这些文献涵盖了材料的合成、结构、性质、性能以及应用等方面的研究。
通过阅读这些文献，可以深入了解MOFs和COFs的性质和潜在应用，为相关领域的研究提供重要的理论依据和实践指导。
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mofs cof离子筛分膜
MOFs（金属有机骨架）是一类由金属离子或簇团与有机配体构成的多孔晶体材料。
COF（共价有机骨架）是一类由共价键构成的有机多孔材料。
离子筛是一种具有固定孔径的材料，可通过筛选离子大小和电荷来进行分离和过滤。
分膜是指将材料做成薄膜状，用于分离和过滤不同的物质。
MOFs和COFs材料可以被制备成离子筛分膜，具有优秀的离子筛分离性能。
它们由于具有丰富的孔道结构和高度可调性的化学组成，可实现对特定离子或分子的高效筛选和分离。
MOFs和COFs离子筛分膜在水处理、气体分离、催化等领域具有广阔的应用前景。
总之，MOFs和COFs离子筛分膜是一种基于金属有机骨架和共价有机骨架的多孔晶体材料的薄膜，用于高效分离和过滤不同的离子和分子。
它们具有广泛的应用潜力，并在环境保护和化工工艺中发挥重要作用。