Page 59 - 《精细化工》2020年第7期

第 7 期 孙亚昕，等: 金属-有机框架基柔性复合材料研究进展 ·1341·

工业化的大批量应用有一定的限制。 analogy[J]. Chemical Society Reviews, 2016, 45(15): 4127-4170.
[2] YAGHI O M, LI G, LI H. Selective binding and removal of guests in
6 结语与展望 a microporous metal-organic framework[J]. Nature, 1995, 378(6558):
703-706.
[3] LI H, EDDAOUDI M, O'KEEFFE M, et al. Design and synthesis of
MOFs 作为一种新兴的多孔材料，在气体储存、 an exceptionally stable and highly porous metal-organic framework[J].
催化、分离、传感和能源等多个领域展现出优异的 Nature, 1999, 402(6759): 276-279.
[4] PARK K S, NI Z, COTE A P, et al. Exceptional chemical and thermal
性能。然而，MOFs 的粉体形式限制了其应用的进
stability of zeolitic imidazolate frameworks[J]. Proceedings of the
一步拓展。MOFs 通过与不同的基底材料相结合， National Academy of Sciences of the United States of America,
制备的 MOFs 新型复合材料成为解决其实际应用的 2006, 103(27): 10186-10191.
[5] CAVKA J H, JAKOBSEN S, OLSBYE U, et al. A new zirconium
有效手段。但发展中仍存在一些不足： inorganic building brick forming metal organic frameworks with
（1）混合基质膜虽可以很好地包裹 MOFs，一 exceptional stability[J]. Journal of the American Chemical Society,
2008, 130(42): 13850-13851.
定程度上增加了 MOFs 材料的稳定性，但同时也牺 [6] CHUI S S Y, LO S M F, CHARMANT J P H, et al. A chemically
牲了 MOFs 与目标物的接触，降低了有效成分的活性。 functionalizable nanoporous material [Cu 3(TMA) 2(H2O) 3] n[J]. Science,
（2）使用商业成品织物可以大大减少制备工艺 1999, 283(5405): 1148-1150.
[7] SEO J S, WHANG D, LEE H, et al. A homochiral metal-organic
流程，节省时间，同时还具有简单易得、价格低廉 porous material for enantioselective separation and catalysis[J].
的优点；其比表面积和孔隙率虽比混合基质膜有一 Nature, 2000, 404(6781): 982-986.
[8] FÉREY G, MELLOT-DRAZNIEKS C, SERRE C, et al. A chromium
定提升，但依旧无法满足需求；普通织物的耐酸碱 terephthalate-based solid with unusually large pore volumes and
性、耐热性能有限，无法满足实际应用场景的恶劣 surface area[J]. Science, 2005, 309(5743): 2040-2042.
环境条件。 [9] DUBAL D P, JAYARAMULU K, SUNIL J, et al. Metal-organic
framework (MOF) derived electrodes with robust and fast lithium
（3）纳米纤维具有较高的比表面积和更好的柔 storage for Li-ion hybrid capacitors[J]. Advanced Functional
韧性，而且通过聚合物的筛选和调整，可以满足基 Materials, 2019, 29(19): 1900532-1900542.
[10] FAN W D, WANG X, ZHANG X R, et al. Fine-tuning the pore
底耐酸碱、耐高温等要求；同时，纳米纤维制作流
environment of the microporous Cu-MOF for high propylene storage
程易工艺化、宏量化，但需要使用及回收大量有机 and efficient separation of light hydrocarbons[J]. ACS Central
溶剂。 Science, 2019, 5(7): 1261-1268.
[11] LIU Q, LI Y K, LI Q Q, et al. Mixed-matrix hollow fiber composite
（4）气凝胶具有高分层孔隙率、大表面积、质 membranes comprising of PEBA and MOF for pervaporation
量极轻以及优异的柔性，是另外一类制作 MOFs 柔 separation of ethanol/water mixtures[J]. Separation and Purification
Technology, 2019, 214: 2-10.
性材料的潜力基材。但是，气凝胶尤其是纤维素气 [12] JIANG Y Z, LIU C Y, CARO J, et al. A new UiO-66-NH 2 based
凝胶的理化性质导致了其在有机溶剂环境下的抗性 mixed-matrix membranes with high CO 2/CH 4 separation
较差，容易分解，因此，应用范围受到实际应用环 performance[J]. Microporous and Mesoporous Materials, 2019, 274:
203-211.
境的制约。另外，通过 ALD 技术手段也可以实现在 [13] LI W L, QIAN J, ZHAO T, et al. Boosting high-rate Li-S batteries by
多种基底上定向生长 MOFs 的目的，但 ALD 技术成 an MOF-derived catalytic electrode with a layer-by-layer structure[J].
Advanced Science, 2019, 6(16): 1802362-1802370.
本较高，难以实现工业化大批量生产。 [14] LIU Y B, DU X Y, WANG J N, et al. High efficient detoxification of
以上 MOFs 柔性复合材料都各有其优缺点，总 mustard gas surrogate based on nanofibrous fabric[J]. Journal of
的来说，柔性基底的支撑作用使 MOFs 的实际应用 Hazardous Materials, 2018, 347: 25-30.
[15] COLOZZA N, KEHE K, DIONISI G, et al. A wearable origami-like
变成了可能，增加了其应用前景的广泛性。例如，通 paper-based electrochemical biosensor for sulfur mustard detection[J].
过与柔性基底的结合，可将 MOFs 制备成可穿戴的 Biosensors & Bioelectronics, 2019, 129: 15-23.
[16] CAO Y, WANG L N, WANG C Y, et al. Sensitive detection of
传感器、具有柔性的分离及过滤膜、可穿戴的化学
glyphosate based on a Cu-BTC MOF/g-C 3N 4 nanosheet
防护产品、具有一定柔性的电池部件等。总而言 photoelectrochemical sensor[J]. Electrochimica Acta, 2019, 317:
之，柔性基底的使用使 MOFs 的应用更为便捷。与 341-347.
[17] WANG A I, FAN R Q, ZHOU X S, et al. Hot-pressing method to
此同时，如何解决现有柔性基底的缺陷，开发和研 prepare imidazole-based Zn(Ⅱ) metal-organic complexes coatings
制出膜缺陷更少、负载量更多、稳定性更强、制备 for highly efficient air filtration[J]. ACS Applied Materials &
Interfaces, 2018, 10(11): 9744-9755.
方法更简单高效低廉环境友好的 MOFs 柔性复合材 [18] LI P, LI J Z, FENG X, et al. Metal-organic frameworks with
料，MOFs 应用技术的创新及提高实际应用可能性 photocatalytic bactericidal activity for integrated air cleaning[J].
与多样性，这些仍是研究者们需要努力的方向。 Nature Communications, 2019, 10: 2177-2186.
[19] SAMUEL E, JOSHI B, KIM M W, et al. Hierarchical zeolitic
imidazolate framework-derived manganese-doped zinc oxide
参考文献：
decorated carbon nanofiber electrodes for high performance flexible
[1] NATH I, CHAKRABORTY J, VERPOORT F. Metal organic supercapacitors[J]. Chemical Engineering Journal, 2019, 371:
frameworks mimicking natural enzymes: A structural and functional 657-665.