基于金属有机骨架材料的膜分离研究进展

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1、基于MOFs材料的膜分离研究进展目录摘要11典型MOFs材料21.1IRMOF系列材料21.2MILs系列材料31.3ZIFs系列材料32MOFs膜的合成42.1原位合成法42.2修饰基底法52.3晶种法62.4微波加热诱导沉积法72.5胶体沉积法83MOFs膜的应用83.1气体分离83.2同分异构分子液相分离9结论：9参考文献9基于MOFs材料的膜分离研究进展书院1403班（1南京工业大学2011学院，江苏南京，）摘要：MOFs材料由于具有高比表面积、大孔隙率、孔径可调等优势，在储能、分离、催化等领域受到重视。利用MOFs材料制备MOFs膜并用于气体储存

2、、催化、药物分离、液体分离，被认为具有潜在的应用前景。本文介绍了几种研究较多MOFs材料，典型的MOFs膜合成方法。本文重点关注了MOFs膜的最新研究进展，以及MOFs在气体和手性分子的液相分离研究。关键词：MOFs膜；气体分离；手性分子分离中图分类号：TQ013.1文献标示码:AResearchProgressofthemetal-organicframework-basedmembranesforseparation1SUNzengsen（2011college,NanjingTechUniversity，Nanjing，China）Abstract:

3、Metal-organicframeworks(MOFs)havepotentialapplicationsingasstorage，separation，catalysis，drugdeliveryandopticaldevicesduetotheirlargesurfaceareaandfreevolume，adjustableporesurfaceandvariousstructures.ThispaperintroducesseveralMOFsmaterialsresearchedalot，typicalMOFsmembranesynthesis

4、methods.ThisarticlefocusesonthelatestresearchprogressofMOFsmembraneandresearchProgressoftheapplicationofMOFsingasandchiralmoleculeseparation.Keywords:MOFsmembranes;gasseparation;chiralmoleculeseparation膜分离技术因其环境友好、占地面积小、能耗低、操作简单等优势，在环保、水处理、化工、冶金、能源、医药、食品、仿生等领域有广泛应用[1-3]。膜分离技术主要是采用

5、天然或人工合成薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分流质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集操作。在工业中得到广泛应用的为无机陶瓷膜[4-6]，但是随着分离技术的发展以及分离体系的变化，很多无机陶瓷膜难以达到高效分离的要求；同时，针对多种混合体系的分离过程，其存在渗透选择性和渗透通量互为制约的关系，阻碍了进一步的发展。因此，选择和寻找具有优异性能的制备膜的材料，一直是膜分离技术开发与研究的热点。MOFs是一种由金属离子与有机配体（常用的为芳香族多元酸，例如均苯三甲酸）形成配体键络合组装的具有多孔网络结构的新型材料[7-10]。由于MOFs具有高比

6、表面积、丰富的孔结构、大量不饱和的金属位以及结构上的有序性而备受关注。MOFs材料可根据特定的需求进行功能化调控与修饰，可作为新一代膜制备材料[11]。1典型MOFs材料1.1IRMOF系列材料Yaghi课题组合成的IRMOF[12](IsoreticularMetal-OrganicFramework)系列是最具有代表性的MOFs材料之一，采用一系列的芳香羧酸配体与分离的次级结构单元[Zn4O]6+，桥连自组装形成八面体式的微孔晶体Zn4O(R1-BDC)3在IRMOFs系列中，由Zn2+和有机配体中羧酸基团的氧原子组成的四面体作为其结构的节点，利用有机

7、配体进行桥接，形成三维网格结构。由于有机配体的多样性，IRMOFs的比表面积、结构密度、孔径、孔隙率等结构参数都可调节控制。MOF-5是IRMOFs系列材料的典型代表之一，如图1所示，它是由六水合硝酸锌（Zn(NO3)2·6H2O）与对苯二甲酸（H2BDC）在一定量的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或N,N’-二乙基甲酰胺（DEF）溶剂中，120°C下反应24h反应而成。图1金属有机骨架材料MOF-5的结构1.2MILs系列材料法国拉瓦锡研究所的Férey课题组成功合成的MIL(MaterialsofInstituteLavoisier)系列材料也是著名MO

8、Fs材料[13]，结构如图2所示。2002年，他们按1:1:1:2