金属有机框架材料的光催化性能研究
mof中二氧化碳提取
MOF（金属有机框架）是一种具有高度孔隙性和可调性的多孔材料，广泛应用于气体储存、分离和催化等领域。
在MOF中提取二氧化碳是当前研究的热点之一，主要目的是用于去除环境中的二氧化碳，以及从工业排放中回收和利用二氧化碳。
二氧化碳在MOF中的提取主要依赖于MOF的孔径、比表面积、化学性质以及与二氧化碳的相互作用力等因素。
目前，MOF中提取二氧化碳的方法主要包括物理吸附、化学吸附和光催化等。
物理吸附是利用MOF的孔径和比表面积等物理性质，通过分子间相互作用力将二氧化碳吸附在MOF上。
常用的MOF材料包括UiO-66、ZIF-8和MOF-5等。
这些MOF具有较高的比表面积和孔容，可以吸附大量的二氧化碳。
但是，物理吸附方法需要较高的温度和压力才能实现二氧化碳的脱附，因此能耗较高。
化学吸附是利用MOF材料与二氧化碳之间的化学反应，将二氧化碳转化为碳酸盐或其他化合物，从而实现二氧化碳的固定。
常用的MOF材料包括CuBTC、IRMOF-3和HKUST-1等。
这些MOF具有较好的稳定性和反应活性，可以在较低的温度和压力下实现二氧化碳的固定。
但是，化学吸附方法需要寻找合适的催化剂或条件来促进反应的进行。
光催化是利用光能将二氧化碳还原为有机物或烃类等有用的化学品。
常用的光催化剂包括TiO2、ZnO和CdS等。
这些催化剂具有较好的光响应能力和催化活性，可以促进二氧化碳的还原反应。
但是，光催化方法需要寻找合适的催化剂和条件来提高反应效率和选择性。
综上所述，MOF在二氧化碳提取方面具有巨大的潜力。
未来需要进一步研究和发展新的MOF材料和提取方法，以提高二氧化碳提取的选择性、稳定性和能量效率等方面的性能，从而实现其在环境治理和工业应用中的广泛应用。
一种基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂及其制备方法
(54)发明名称一种基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂及其制备方法，属于光催化剂技术领域。
所述高效能多通道复合光催化剂的结构包括：基于MOFs纳米棒热解形成的镂空MOFs纳米棒状金属氧化物，以及负载于所述镂空MOFs纳米棒状金属氧化物上的ZIF ‑67纳米晶。
通过将MOFs材料衍生成为兼具介孔和大孔的镂空管状结构，使其具有衍生物高催化活性的优势；随后在其内外表面原位生长ZIF ‑67纳米晶，增强材料对反应物CO 2的高选择性捕集能力；同时所构筑的异质结结构也通过界面接触，实现了光生电子‑空穴对的高效相间分离，有效克服了常见MOFs基材料光响应范围窄、载流子复合率高的不足。
C N 115532321 A1.一种基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂，其特征在于，结构包括：基于MOFs纳米棒热解形成的镂空MOFs纳米棒状金属氧化物，以及负载于所述镂空MOFs纳米棒状金属氧化物上的ZIF ‑67纳米晶。
2.一种权利要求1所述基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备MOFs纳米棒；(2)对所述MOFs纳米棒进行热解以制得镂空的MOFs纳米棒状金属氧化物；(3)将所述镂空的MOFs纳米棒状金属氧化物和聚丙烯吡咯烷酮分散于溶剂中，浸泡；加入形成ZIF ‑67纳米晶的金属盐溶液和二甲基咪唑溶液，在冰浴条件下搅拌，制得基于金属有机框架材料的高效能多通道复合光催化剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述MOFs纳米棒为铟基MOFs纳米棒。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铟基MOFs纳米棒的制备步骤包括：将铟盐与对苯二甲酸溶解在N ,N ‑二甲基甲酰胺中，搅拌，将混合液转移到反应容器中，反应后冷却至室温后离心，洗涤，干燥，制得铟基MOFs纳米棒。
光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展
光催化CO2还原技术及催化剂的研究进展随着全球温室气体排放量的不断增加，气候变化和能源危机等问题愈发严重。
为了应对这些挑战，科研人员们一直在寻找新的技术和方法来减少温室气体排放，同时开发可再生能源。
光催化CO2还原技术就是其中之一。
这项技术可以将二氧化碳转化为有用的化合物，如甲烷、甲醇等，从而减少温室气体的排放，并且为可再生能源的生产提供了新的途径。
光催化CO2还原技术的核心是通过半导体或复合材料催化剂在光照条件下将二氧化碳还原为有机物。
目前，该技术已取得了一些研究进展，但仍面临诸多挑战。
其中之一便是催化剂的设计和制备。
催化剂的性能直接影响着光催化CO2还原的效率和选择性。
研究人员们一直在探索新的催化剂材料，并改进现有催化剂的性能。
近年来，金属-有机框架（MOF）材料作为光催化CO2还原的催化剂备受关注。
MOF是一类由金属离子或团簇与有机配体通过配位键连接而成的多孔材料。
由于其高度可控的结构和多样的化学功能，MOF材料在催化领域展示出了巨大的潜力。
研究表明，将MOF材料作为光催化CO2还原的催化剂，不仅可以提高CO2的吸附和传输效率，还可以调控CO2的还原途径和产物选择性。
除了MOF材料，贵金属纳米颗粒也被广泛应用于光催化CO2还原催化剂的研究中。
贵金属如银、金等具有优异的光催化活性和选择性，可有效促进CO2的还原反应。
而纳米结构具有很大的比表面积和丰富的表面活性位点，能够增强催化剂的反应活性。
贵金属纳米颗粒在光催化CO2还原中表现出了良好的性能，成为研究人员们关注的焦点之一。
碳基材料也被引入到光催化CO2还原催化剂的研究中。
碳纳米管、石墨烯等碳基材料具有良好的导电性和光催化活性，可以用来作为催化剂的基底或载体。
通过对碳基材料进行功能化改性，可以调控其电子结构和表面化学性质，进而提高催化剂的光催化性能和稳定性。
除了催化剂材料的设计和制备，光催化CO2还原的反应机制也是研究的重要方向之一。
在光催化CO2还原的过程中，光能被吸收并转化为电子和空穴，然后通过催化剂表面的电子转移产生还原剂，最终催化CO2还原。
MOF基原位衍生的单原子材料及其催化性能研究共3篇
MOF基原位衍生的单原子材料及其催化性能研究共3篇MOF基原位衍生的单原子材料及其催化性能研究1MOF基原位衍生的单原子材料及其催化性能研究近年来，随着化学催化的发展，高效、低成本的催化材料成为了研究的热点。
单原子催化已经成为实现高效催化的一个新趋势，而MOF（金属有机框架）修饰后的单原子催化剂由于其独特的控制单原子加工的结构，因此成为了催化研究中的一个热门话题。
本文主要介绍了MOF基的原位衍生单原子材料及其催化性能的研究。
MOF材料作为一种有机金属框架材料，其具有高比表面积、可调控孔径大小、表面活性中心丰富等特点，因此其在催化领域中已经得到了广泛应用。
而其中的原位衍生单原子材料由于其优异的催化性能和稳定性，成为了MOF材料中的重要研究方向。
对于MOF基原位衍生的单原子材料，其制备方法主要有两种。
一种是将单原子逐步沉积到MOF中，通过表征对比来确定单原子位置。
另一种是直接将单原子修饰至MOF骨架上，通过原位表征方法来确定单原子位置。
在制备方法上目前主要采用后者。
在MOF基原位衍生的单原子材料中，单原子可以稳定地存在于MOF孔道中，并且通过控制MOF孔道大小和单原子配位方式，使单原子与MOF之间的相互作用得到增强，具有很高的催化活性和选择性。
例如，目前已经报道了以MOF作为载体的单原子铜材料Cu-MOF-74的制备及其应用。
表征结果表明，在其催化剂中，Cu原子呈现单原子状态并被紧密嵌入到MOF孔道中，从而使其表现出了活性和选择性的高效性。
同时，在催化性能方面，MOF基原位衍生的单原子材料的催化性能远高于MOF材料和金属纳米粒子催化剂。
MOF基原位衍生的单原子材料通过其单原子结构和MOF材料孔道的协同作用，实现了高效转化分子，并且具有优异的催化选择性。
例如，某些MOF单原子材料显示出了非常高的CO2还原反应催化性能，实现了从CO2到CO的高效转化，这一结果得益于单原子结构对于CO2与还原剂分子的反应中心的定向性控制。
共价有机框架在光催化方面的优势
共价有机框架在光催化方面的优势共价有机框架，听起来像是高深莫测的科学名词，但一说到它在光催化方面的应用，简直就是一颗闪亮的“科技小星星”。
想象一下，这种材料就像是化学世界中的“万能小帮手”，能在阳光的照射下，发挥它的超强能力，帮我们解决一大堆环境和能源问题。
咋说呢，咱们平时看太阳晒着暖暖的太阳光，不也想过，能不能用它做点事儿，别让这大好阳光白白浪费了？哈哈，这时候，共价有机框架（COF）就像是神奇的“能量魔法师”，它不仅能吸收光能，还能把它转化成有用的化学反应，帮我们实现一些环保、能源利用的梦想。
光催化嘛，说简单了就是利用光的能量去推动一系列化学反应。
以前呢，大家的目光总是集中在那些金属催化剂上，觉得它们才能搞定大事儿。
可是问题也来了，金属催化剂嘛，做起来不便宜，且有些金属也容易腐蚀，环境上不好。
于是，聪明的科学家们开始探索一些更环保、更经济的材料。
结果，发现了共价有机框架。
你想啊，COF就是个轻巧、耐用的小家伙，它不像金属那样容易生锈，而且结构上很灵活，能调节得跟你想要的差不多。
就像你买的T恤，挑颜色和款式一样，COF可以根据需要，设计成不同的结构和性质，适应不同的光催化需求。
说到它的优势，首先得提提它的“超强吸光能力”。
大家应该知道，太阳光中可不全是紫外线和可见光，那些红外线也不能白白浪费对吧？可是传统催化剂，往往只能吸收一部分光，而COF不同，光是它的最爱。
它的结构可以很聪明地捕捉到更多的光能，甚至是红外线这些难得的资源。
你看，太阳那么大个“能源宝库”，它可不能偏心，只抓住一部分。
COF抓得多，利用得好，等于它的“工作效率”高，光催化反应就更省时省力。
COF就像一个完美的“舞者”，不仅仅是吸光，还能高效地转化这些能量。
它的多孔结构提供了大量的表面积，化学反应发生的场地就多了，效率自然就高。
这就好比你去吃自助餐，有一堆美食摆在面前，选择越多，肚子也能装得更多。
COF也一样，它的表面上有很多空隙，能容纳更多的反应物，反应进行得更快速。
共价有机框架材料的合成及应用研究
共价有机框架材料的合成及应用研究随着科技的不断进步，材料科学领域也在不断发展。
共价有机框架材料（Covalent Organic Framework, COF）是一种类似于金属有机框架材料（Metal Organic Framework, MOF）的新型材料，因其结构具有可控性、自组装能力强、表面积大、多孔性好等优点，在多个领域有广泛的应用前景。
一、 COF的合成方法COF的合成应用到有机合成化学中的半反应技术。
COF结构中的单元通常是由两种不同的有机分子通过共价键连接而成。
COF的结构的稳定性和特殊性质主要是由于其高度有序的结构和分子间的强共价键所决定的。
目前常用的COF合成方法包括固态烷基化反应、脱水缩合反应等。
其中，脱水缩合反应被广泛使用。
二、 COF的应用研究1、气体吸附和分离COF材料具有比表面积高、孔径可调、吸附性能优异的特点，被广泛应用于气体吸附和分离领域。
例如，COF的石墨型结构对二氧化碳的吸附优势明显，可以广泛应用于气体捕获及化学吸附等多个领域。
2、光催化材料COF中含有大量的亲电性氮原子和相邻芳香环，其具有良好的光催化性质。
在大量的研究中，人们发现了一些基于COF的光催化材料，广泛应用于环境污染和新能源领域。
3、传感材料COF由于其结构中存在着各种不同的孔径和化学官能团，具有良好的传感性质。
例如，在COF-105中，其柔性但稳定的结构可以实现对小分子生物大分子的高效识别和传感。
4、药物载体COF具有高度可控的孔道结构和表面自治功能，可以有效地调控药物释放速率和位置。
COF材料因其高效的药物输运和选择性药物释放的独特性质而被广泛运用于药物输送领域。
例如，近年来COF和磁性纳米颗粒复合物的合成及生物医学应用方面的研究取得了一定的进展。
三、 COF的未来研究方向COF是一种新型的多孔材料，在各种领域都有很大的应用前景。
未来的研究方向应该集中在COF的结构优化和功能化上，并进一步拓宽其应用领域。
mof电催化材料
mof电催化材料全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：Mof电催化材料，即金属有机框架电催化材料，是一种具有高效催化性能的新型功能材料。
它具有金属中心和有机配体组成的晶体结构，具有高比表面积和可调节的孔道结构，使其在电催化领域具有广阔的应用前景。
本文将从Mof电催化材料的基本原理、制备方法、性能及应用等方面进行介绍。
一、Mof电催化材料的基本原理Mof电催化材料是一种由金属离子与有机配体构成的稳定晶体结构。
其中金属离子可以提供催化活性中心，而有机配体则可以调控孔道结构和表面性质。
Mof电催化材料具有高度可控性和多样性，可以通过调整金属离子种类、配体结构和晶体结构等参数来设计合成具有特定催化性能的材料。
Mof电催化材料的催化机理主要包括金属中心的催化活性和孔隙结构的传质效应。
金属中心在催化反应中起到催化剂的作用，通过与反应物发生特定的催化反应来促进反应的进行。
孔道结构可以提供高比表面积和定向的传质通道，有利于反应物分子在催化剂表面上的吸附和反应过程。
Mof电催化材料的制备方法主要包括溶液合成法、溶剂热法、气相热法和机械合成法等几种。
其中溶液合成法是最常用的制备方法，通过将金属离子和有机配体在溶液中反应，经过一定的加热和冷却过程形成晶体结构较为完整的Mof电催化材料。
溶剂热法和气相热法则是在高温高压下进行反应，以获得高度晶体化的Mof材料。
机械合成法则是利用机械能对金属离子和有机配体进行混合反应，在较短时间内合成Mof材料。
Mof电催化材料具有许多优异的性能，包括高比表面积、良好的热稳定性、可调节的孔道结构和优异的催化活性等。
其中高比表面积和可调节的孔道结构使得Mof材料具有优异的吸附性能，有利于提高催化反应的活性。
Mof材料还具有较好的热稳定性，能够在高温条件下保持材料的完整性和催化性能。
Mof电催化材料的催化活性主要取决于金属中心的选择和配体的结构。
通过调控金属中心的种类和配体的结构，可以实现对Mof材料的催化活性的调控和优化。
金属有机骨架材料在催化反应中的应用
金属有机骨架材料在催化反应中的应用摘要：本文综述了金属有机骨架材料（MOFs）在催化反应中的应用。
由于其高度可调性和多功能性，MOFs已成为一种广泛应用的催化材料，用于多种有机反应，包括氧化、加氢、偶联和光催化反应等。
本文总结了MOFs催化剂的设计、合成和优化策略，以及其在可持续性、选择性和效率方面的优势。
最后，本文展望了MOFs催化剂在未来的研究方向和应用前景。
关键词：金属有机骨架材料；催化反应；MOFs；一、引言金属有机骨架材料（MOFs）是一种新型的多孔晶体材料，由金属离子或金属团簇与有机连接体通过配位键连接而成。
由于其独特的结构特点和物理化学性质，MOFs已成为材料科学和化学领域的研究热点之一。
它们的多样性和可调性使它们在多个应用中具有巨大的潜力，特别是在催化领域。
近年来，金属有机骨架材料在催化反应中的应用受到了广泛关注。
其高比表面积、多孔性、结构可调性和可修饰性使其成为各种催化反应的优秀候选者。
目前，MOFs已被应用于多种催化反应，如氧化反应、加氢反应、偶联反应和光催化反应等。
尽管金属有机骨架材料在催化反应中的应用已取得了显著的进展，但仍存在一些挑战和问题需要解决。
例如，如何进一步提高MOFs的催化活性、选择性和稳定性，以及如何设计和合成具有特定功能的MOFs以适应不同的催化反应需求。
因此，本论文旨在深入探讨金属有机骨架材料在催化反应中的应用，总结其最新进展，并探讨其面临的挑战与未来发展趋势。
通过系统地研究和讨论，我们希望能够为金属有机骨架材料在催化领域的发展和应用提供有益的参考和指导。
二、金属有机骨架材料的合成与性质（一）金属有机骨架材料的合成方法金属有机骨架材料的合成方法多种多样，常见的有溶剂热法、水热法、微波辅助法等。
溶剂热法是最常用的方法，通过调节反应温度、时间和溶剂，可以得到具有不同结构和性质的MOFs。
而微波辅助法则是一种高效的合成方法，能够缩短反应时间并获得具有较高结晶度的MOFs。
MOFs光催化材料的应用研究及展望
MOFs光催化材料的应用研究及展望李朝阳;江宏川;杨敏;耿直;杨霞;霍明昕【摘要】随着全球能源危机与环境问题的加剧,人们对开发清洁能源、寻求高效的污染物消减技术更加迫切.光催化技术因能利用太阳能有效去除环境中的污染物而备受关注.对于光催化技术的应用关键是要研发高效、高选择性的光催化材料.金属有机骨架(metal organic frameworks,MOFs)材料是一种具有半导体性质的多孔光催化材料,其优异的物理化学性质,如巨大的比表面积、可调节的孔隙率、优异的电子传输能力、结构有序、易修饰等优点,使其成为近十年来迅速发展的一类微孔/介孔材料.为此,从MOFs材料本身的易调节性展开,阐述了材料的修饰改性和形貌调控;进一步通过实例简述了MOFs材料的目前主要应用情况;最后,总结了MOFs 材料在光催化应用中遇到的难题,对其未来的发展趋势进行了预测.【期刊名称】《喀什大学学报》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】6页(P43-48)【关键词】金属有机骨架材料;光催化;形貌;修饰改性;应用【作者】李朝阳;江宏川;杨敏;耿直;杨霞;霍明昕【作者单位】[1]东北师范大学环境学院,吉林长春130117;[1]东北师范大学环境学院,吉林长春130117;[2]江苏盖亚环境科技股份有限公司,江苏苏州215000;[1]东北师范大学环境学院,吉林长春130117;[1]东北师范大学环境学院,吉林长春130117;[1]东北师范大学环境学院,吉林长春130117;【正文语种】中文【中图分类】O643.360 引言随着全球能源需求的日益增长，以及环境问题的日益加剧，逐步加大清洁能源的使用成为可持续发展的趋势.太阳能作为一种清洁能源，有望成为传统化石燃料的一种替代品.光催化技术，在将太阳能转化为化学燃料和热的过程中起着重要作用，如光催化氧化有机污染物、光催化产氢、光催化还原CO2等，其中光催化材料是光催化技术的核心.近年来，半导体光催化技术蓬勃发展.金属有机骨架（MOFs）材料是一种具有半导体性质的多孔光催化材料，其主要由两部分组成：一部分是金属离子或金属簇，另一部分是有机配体.有机单元通常是 2-、3-或 4-树枝状配体[1，2].图 1所示为一些典型的MOF结构[3].图1 典型金属-有机骨架的结构在MOFs中，溶剂主要起到模板分子的作用[2，4]，大多数金属阳离子都能参与MOFs材料的形成[2].若采用相同的金属作为中心原子，只需改变配体的大小就可调控相应骨架的孔径尺寸[5，6].此外，还可以用相同的配体和不同的金属中心原子制备几种类似的 MOFs.通过主题词 metal organic frameworks和photocatalytic对2000年1月至2019年1月间相关文献进行日检索，共检索到2167篇相关论文，被引频次达到 51079次，并且呈逐年上涨趋势（如图2之a和b）.可见由于MOFs材料具有较大的比表面积，可调控的孔隙，开放的金属中心，和优异的光生电子传输能力而在光催化领域备受研究者们关注.图2 2000～2019年发表主题词为metal organic frameworks和photocatalytic的论文数和论文引文数1 MOFs材料的形貌调控MOFs作为配位聚合物纳米粒子，其结构主要由配体和金属中心按照一定周期交替的排列，因此可以通过调控金属中心、配体种类和配体大小，改变内部孔道结构或者比表面积，从而调节其对客体分子的吸附能力及电子结构.MOFs材料的制备方法有很多，如溶剂热法、超声法、微波辅助合成法、反向微乳法、化学沉淀法、模板法等.MOFs材料在合成过程中的形貌和结构组成也会影响材料的性质，通过合适的方法合成不同的形貌、尺寸的MOFs材料，对提升催化剂自身性能具有重要的影响.Zeng课题组[7]将微波辅助溶剂热条件与配位调控法相结合，实现了对多孔配位聚合物[Cu3（btc）2]（其中 btc代表苯-1，3，5-三羧酸盐）的尺寸调控.在制备过程中加入一元羧酸，通过晶体形成过程中的竞争配位相互作用，对样品的形貌产生了很大的影响.通过调节月桂酸的浓度，可以巧妙地控制[Cu3（btc）2]骨架的成核速率，从而控制晶体尺寸.微波辅助法是快速合成多孔配位聚合物的有效途径，适用于羧基多孔配位骨架材料的成核过程控制，可大大加快成核和晶体生长速度.Sun等人[8]采用一种简单的溶剂热法成功地合成了形貌和尺寸可控的IRMOF-3纳米材料.通过调节表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）的用量，实现了IRMOF-3晶体从立方体到八面体（见图3，SEM图像中的插图是晶体的结构示意图[8]）形貌的调控，结果表明纳米微粒的形貌对气体吸附性能有较大影响.进一步，通过尺寸效应来增加材料的比表面积，也可以达到提高其吸附分离性能的目的.模板法作为经典的形貌控制手段经常用来合成制备中空结构的MOFs材料，其关键在于选择合适的模板和表面活性剂.Qiu课题组[9]采用 CTAB作为模板剂，制备了Cu-BTC纳米管.Moonhyun课题组[10]采用表面羧基化的聚苯乙烯纳米球为模板，通过表面生长ZIF-8材料，得到了核壳结构的ZIF-8，同时采用DMF作为溶剂进行刻蚀，可以调控空心球的大小，以得到不同尺寸的空心球纳米结构.在纳米材料领域，随着形貌性能关系的探索，表面微结构调控对MOFs的研究也成为材料化学领域的研究热点.图3 不同CTAB添加量合成的IRMOF-3的SEM图（a-a2）0 mg，（b-b2）5 mg，（c-c2）8 mg，（d-d2）12 mg，（e-e2）15 mg2 MOFs材料的修饰改性光催化过程一般包括三个基本步骤：（1）光催化剂受光激发产生光生电子空穴对（光生电荷载流子）；（2）电子和空穴分离和迁移到光催化剂表面；（3）由光生电子引发还原半反应，由光生空穴引发氧化半反应[11].从理论上讲，通过增加光吸收和降低光生电荷载流子的复合速率，可以提高催化剂的光催化活性[12].而MOFs作为新型的多功能材料，其结构上的有序性、合成上的可组装性为我们提供了诸多方法来提高MOFs材料的光催化活性，包括配体的功能化和修饰、敏化剂（染料和金属配合物）的修饰、助催化剂的修饰和与半导体耦合等.2.1 配体的修饰改性图4 HSE06预测MIL-125（黑色）及其含功能化BDC配体类似物的带隙[14] MOFs材料可以通过调控有机配体（例如配体功能化）来改变材料的光学性质，从而提高太阳光的利用率.-NH2是一种被广泛研究的配体修饰基团.因为它们的孤对电子与苯环的π-轨道相互作用，从而使反键轨道电子云密度升高，这种相互作用将有利于形成一个新的更高能量的HOMO能级，使光谱吸收扩宽至可见区域[13].Walsh等人[14]研究了通过改变对苯二甲酸（H2BDC）的官能团对MIL-125的能带结构调控.研究通过合成与计算相结合的方法阐明了MIL-125与氨基功能化有机配体的电子结构.当使用单氨基化的BDC-NH2配体时，N 2P电子与芳香环连接，导致MIL-125价带边缘上方出现红移，从而表现出禁带宽度减小.进一步通过采用其他官能团（-OH，-CH3，-Cl）作为取代基与 BDC-（NH2）2连接来调控带隙（见图4，约10%的取代物（即每个单位体中的一个功能化配体）被取代），并结合理论计算合成了目标带隙1.28 eV的BDC-（NH2）2修饰的 MIL-125.除了在配体侧链上连接一些基团改性之外，利用生色基、助色基和金属配合物修饰配体也可以提高MOFs材料的光催化活性.Matsuoka等人[15]利用-NH2对 MIL-125的配体进行修饰的同时，通过光化学沉积法灌注纳米粒子Pt到MOFs材料的孔道内，使材料的光谱范围拓宽到500 nm.Lin课题组[16]通过将一些染料分子修饰到4，4′-联苯二羧酸的衍生物上，构建了不同金属元素掺杂的UiO-67体系（如钌联吡啶、铱联吡啶、羰基铼、茂基铱等），引入 Ru、Ir和 Re等金属中心作为金属活性位点，通过此类金属修饰的有机配体改善MOFs材料的光催化活性.2.2 金属中心的修饰利用金属纳米粒子或光催化活性组分对MOFs材料进行功能化修饰.Zhang等人[17]通过掺杂铜调节ZIF-67的结构组成来调整其光催化活性，使其能够保持较高的孔隙率和吸附能力，同时在可见光下甲基橙能够在25 min达到完全降解.此外，Cu/ZIF-67在循环实验中保持稳定，光催化降解速率几乎不变.而在相同的反应条件下，ZIF-67的光催化活性明显降低.Yamashita等人[18]以 Ce（NO3）3 和 Cr （NO3）3 为原料，采用直接水热法合成了一种新型的铈掺杂铬（以铬为主要金属中心）的 MOFs材料（CeMIL-101）.Ce离子的掺杂未明显改变MIL-101的结构、组成或光学性能.评价了CeMIL-101在可见光照射下氨硼烷的水解产氢活性.进一步通过光沉积制备了Pd纳米粒子负载的MOFs材料（Pd/MLL-101和Pd/CeMIL-101），产氢性能比未掺杂材料更好.其中掺杂的金属中心作为电子介质，可以促进电荷转移过程，而贵金属纳米粒子由于具有较高的费米能级，可以有效地分离光催化剂的光生电子空穴对.2.3 负载助催化剂以氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）为理想碳材料与MOFs结合是新型催化剂的研究方向之一.GO和RGO作为光敏材料可以将MOFs的光谱响应范围扩宽至可见光区.同时，这些材料较好的导电性可以促进光生电子的快速传递，抑制了它们与光生空穴的复合，从而提高了光生电子和空穴的寿命[19-24].Wu等人[25]开发了一种简单的静电自组装方法，利用MOFs表面电荷和GO制备还原型氧化石墨烯 -MOF（RGO-MOFs）纳米复合材料.在UiO-66中引入-NH2官能团导致正电荷的形成，正电荷再与带负电荷的GO粒子实现自组装过程.随后的水热还原工艺制备了一系列新型的RGO-UiO-66（NH2）材料.这种简单的静电自组装方法可以在两组分间形成较强的界面接触.这些相互作用不仅增强了可见光吸收，同时也提高了光生电子空穴对的分离效率.基于MOFs材料独特的拓扑结构，Lin等人 [16]用 ReI（CO）3（5，5′-dcbpy）Cl（LRe）（dcbpy=2，2′ -bipyridine-5，5′ -dicarboxylic acid）取代UiO-67（Zr）的配体5，5′-biphenyldicarboxylate（BPDC），将Re-配合物固定到MOFs骨架中，实现了可见光下将CO2催化还原为CO，相较于单独的Re-配合物分子催化活性有明显的提升.Duan等人 [26]利用MOFs的孔道结构，将杂多酸[SiW11O39Ru（H2O）]5-嵌入到含 Cu的 MOFs中得到具有3D框架结构的CR-BPY1 MOFs材料，并在可见光条件下实现了N-苯基-四氢异喹啉和硝基甲烷之间的多步C-C偶联反应，Cu-MOFs参与亲核试剂的活化，Cu2+与杂多酸通过 Cu2+-O-W （Ru）直接连接，不仅能够促进底物的活化，还能促进多步反应的进行，这一研究进一步表明了将催化剂分子与MOFs结构结合的应用潜力.3 MOFs材料的主要应用MOFs不仅具有规则的三维孔道结构，而且其结构中的金属-氧单元可以看作是由有机配体连接的半导体量子点，具有类似半导体的性质[27-29].利用MOFs的这些物理化学性质，可以将其应用于一系列的光催化氧化还原反应中.3.1 光催化氧化Li课题组[30]用 2-氨基对苯二甲酸和钛酸正丁酯合成了以 Ti为金属中心的 NH2-MIL-125（Ti），并研究了它在可见光照射和氧气存在的条件下，将不同的胺氧化为对应的亚胺的反应.机理研究表明，光生电子从配体转移到钛氧簇，然后得到还原性的 Ti（Ⅲ），并与氧气反应生成强氧化性的超氧自由基，从而实现胺的氧化过程.同时，Li课题组[31]在2015年发现铁基MOFs能够在可见光下实现苯的羟基化得到苯酚.MOFs中的Fe-O簇被可见光激发产生二价铁离子，并通过芬顿反应将H2O2还原成羟基自由基，从而实现了苯的羟基化.3.2 光催化还原据报道，Ngaraja课题组[32]通过利用自然界光合作用中起重要作用的卟啉类色素，设计合成“仿生”配体的MOFs具有极好的光活性，采用5，10，15，20-四（4′-羧基苯基）卟啉与 Ni2+合成的MOFs，使得卟啉环中间的氮原子为配位原子，结合金属 Ni形成 Ni为金属中心的 Ni（Ⅱ）-HTCPP.该MOFs结构中存在Ni-oxo作为次级结构单元向外拓展形成二维结构，并且由于存在多个卟啉环，离域体系之间存在π-π堆积，因此形成三维堆叠的结构[33].以硼氢化钠为氢源，其光催化还原硝基苯类衍生物的能力极好，近乎完全转化.最近，Cao课题组[34]通过对ZnMn2O4-ptcda（ptcda=perylene-3，4，9，10-tetracarboxylic dianhydride）MOF前驱体的煅烧，合成了花状微球，对煅烧温度控制了合成的微球粒径，这种特殊形貌的材料，相较于ZnMn2O4纳米粒子具有更好的光催化还原 CO2的活性.Hupp等人[35]采用原子层沉积的方法（ALD=atomic layer deposition）修饰改性 Zr（IV）基 MOFs材料 NU-1000.随后，他们用这种材料光催化降解玫瑰红染料，作为一种非均相催化剂，在中性水溶液中表现出良好的析氢活性.2016年，Bokhoven 等人 [36]将 [Ni（dmobpy）（2-mpy）2]前驱体（dmobpy=4，4′- 二甲氧基 -2，2′-双吡啶，2-mpy=2-巯基吡啶）引入 NH2-MIL-125（Ti）MOFs中，合成了Ni@NH2-MIL-125（Ti），并让其在紫外光作用下分解水产氢.其产氢量可以达到未引入前驱体材料的20倍左右，并且在循环3次后催化活性仍能保持不变.4 结语MOFs材料独特的物理化学性质，如巨大的比表面积、可调节的孔隙、优异的光生电子传输能力、结构有序、易修饰等，使其成为近十年迅速发展的一类微孔/介孔材料.但是，对比目前报道的诸多科研成果，真正实现高效、高选择性催化效果的MOFs材料仍然十分有限，且光催化过程都需要依靠牺牲剂来实现较好的催化效果，过于依赖添加的助剂既不环保，也不经济，对于催化剂的实际应用也有极大的限制.因此，开发拓展MOFs基光催化材料的种类并为独立高效的MOFs材料的研究发展带来了更多的机会.此外，MOFs的形貌设计和表面微结构控制对于探索晶体生长机理和开发性能优异具有应用前景的新型纳米材料意义重大.虽然构筑多功能的MOFs基光催化材料仍旧存在诸多的挑战，但是新型功能材料的良好发展前景，以及这一领域持续增加的研究都预示着MOFs材料在光催化领域的蓬勃发展潜力.参考文献：【相关文献】[1]Ma L，Abney C，Lin W.Enantioselective catalysis with homochiral metal-organic frameworks[J].Chemical Society Reviews，2009，38（5）：1248-1256.[2]Férey G.Hybrid porous solids：past，present，future[J].Chemical Society Reviews，2008，37（1）：191-214.[3]Khan N A，Hasan Z，Jhung S H.Adsorptive removal of hazardous materials using metal-organic frameworks（MOFs）：a review[J].Journal 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金属有机框架材料
金属有机框架材料
金属有机框架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）是一类具有高结构秩序、优异功能性能的有序多孔材料。
它是以金属离子与有机配体组成矩阵，由此构成多种超分
子网络结构而来，具有可调节的结构，大孔容量，高比表面积和活性结构，以及多种功能
性能，如分子筛、气体吸附、光催化、电子传输和分子磁体等，广泛应用于储气、分离、
催化、光电、物理和医药等领域。
MOFs材料结构属于三维超分子网络，其结构可由若干金属离子和有机配体的构筑而成，并以此构筑出各种复杂的结构及其丰富的架空条件，如断面积、空体积、表面积、选择性等，形成一类有序的空间结构，从而具有优越的吸附性能。
MOFs材料可以对气体、液体或固体材料进行定制吸附。
MOFs材料分子筛、气体吸附和分离性能原因：MOFs材料在分子筛、气体吸附和分离
性能上具有卓越的表现，首先是由于其超高的结构秩序而具有较高的比表面积，从而使其
能够容纳更多的气体态分子于孔壁；其次，其具有较大的空体积，可同时容纳更多的气体
分子；第三，MOFs材料可以根据不同客体分子的大小、形状及表面电荷调节其结构强度从而达到最佳的吸附良好性。
最后，MOFs材料具有可调控性，可以实现对选择性气体（比如
H2、CO2等）吸附，从而实现高效分离。
目前MOFs材料已广泛应用于多个领域，如储气、催化、光电、物理、医药等，是分
子筛、气体吸附和分离领域的重要研究课题，未来的MOFs材料会有更广阔的应用前景。
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金属有机框架材料的光催化性能研究随着环境污染和能源危机等问题的日益严重，寻找更高效清洁的能
源转化和污染物降解方法成为了当代科学研究的热点之一。
在这方面，金属有机框架材料（MOFs）因其独特的结构和化学性质，在光催化领
域展现出巨大的应用潜力。
本文将对金属有机框架材料在光催化性能
研究方面进行探讨。
一、金属有机框架材料简介
金属有机框架材料是由金属离子或金属簇与有机配体反应生成的一
种晶体材料。
其独特的结构特点是由金属离子或金属簇作为节点，有
机配体作为桥连接而成。
这种结构使得MOFs具有大孔径、高表面积
和可调控性等优点，为其在光催化中的应用提供了条件。
二、金属有机框架材料的光催化机理
在光催化反应中，金属有机框架材料通常作为光捕获剂或催化剂。
当MOFs吸收光能时，电子从价带跃迁到导带，产生电荷对。
通过调
控金属离子的选择和配体的设计，MOFs可以实现电荷分离和传输，从而促进光催化反应的进行。
此外，金属有机框架材料的大表面积和孔
径结构也有利于吸附活性物种和提供反应场所，进一步增强光催化性能。
三、金属有机框架材料的光催化应用
1. 水分解制氢
水分解制氢是一种绿色、可持续的能源生产方式。
研究表明，金属有机框架材料可以作为光催化剂实现水分解反应，提供了一种高效、低成本的制氢方法。
2. 污染物降解
由于金属有机框架材料的高表面积和孔径结构，其作为光催化剂在有机污染物降解方面具有潜在的应用价值。
通过光催化作用，MOFs能够吸附和降解水中的有机污染物，具有很好的净化效果。
3. 可见光催化
传统的光催化材料通常只对紫外光有较好的催化效果，而金属有机框架材料则可以吸收可见光，并将其转化为光能，从而拓宽了光催化材料的应用范围。
这使得MOFs在环境清洁领域更有前景。
四、金属有机框架材料光催化性能研究方法
金属有机框架材料的光催化性能研究需要采用一系列实验手段。
例如，可利用紫外-可见分光光度计测量材料的吸收光谱，了解其光吸收范围。
利用光电化学工作站进行相关实验，评估MOFs在光催化反应中的效率。
此外，还可以利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜等进行形貌和结构表征。
五、未来展望
金属有机框架材料作为一种新型的光催化材料，其在环境清洁和能源转化领域的应用前景广阔。
但是，目前研究还面临一些挑战，如光
催化效率的提升、催化机理的深入研究等。
未来的研究可以针对这些问题进行深入探索，并寻找更加高效的金属有机框架材料。
结论：
金属有机框架材料作为一种新型的光催化材料，在能源转化和污染物降解方面具有巨大的潜力。
通过调控结构和成分，MOFs可以实现高效的光催化反应。
然而，仍需进一步开展研究以提高其催化效率和理解其催化机理。
相信在不久的将来，金属有机框架材料将在环境清洁和能源领域发挥更重要的作用。