多功能金属有机骨架材料在生物医学中的应用研究

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金属有机骨架材料的研究与应用

金属有机骨架材料的研究与应用金属有机骨架材料，又称为金属有机框架材料(MOFs)，是一种新型的材料。

该材料通常由金属离子和有机配体组成，具有良好的孔隙结构、高度可控性以及多样的化学和物理性质。

这些特性赋予该材料在气体吸附、分离、储存等领域应用广泛的潜力。

近年来，金属有机骨架材料已经成为材料科学的研究热点。

许多研究人员已经对这种材料进行了广泛的研究，并在吸附、催化、分离、以及生物医学等领域得到了成功应用。

一、研究历程金属有机骨架材料的起源可以追溯到20世纪60年代。

当时，人们开始研究属于金属有机骨架材料的某些化合物。

但是，由于其结构复杂，制备方法困难，这种材料在当时并未得到广泛的应用。

直到21世纪初，随着新型软硬模板合成法的引入，该材料的制备方法得到了显著的改进。

同时，人们也开始认识到该材料的独特性质。

这些进展促进了金属有机骨架材料的快速发展，并在许多领域得到了应用。

二、制备方法制备金属有机骨架材料的方法多种多样。

常用的方法包括：水热法、溶剂热法、旋转挥发法、微波法、动态湿度控制法等。

不同的方法对于材料的结构、孔隙大小、配位方式、晶体形态等方面都有一定的影响。

因此，在选择制备方法时，需要根据应用的需求来选择最合适的方法。

三、应用领域金属有机骨架材料的应用领域不断拓展。

目前已经应用于气体储存、分离、传感、催化以及光催化等领域。

以下从几个主要方面进行介绍。

1.气体吸附和储存金属有机骨架材料通常具有高度可调的孔隙结构。

这种结构使其具有良好的气体吸附能力，可以用于储存和分离气体。

例如，MOFs可以用于储存丙烷、氢气、甲烷等。

2.化学催化金属有机骨架材料也可以用于催化反应。

根据材料的不同性质和应用领域的需求，可以制备具有多种催化性质的MOFs。

例如，MOFs可以催化葡萄糖的转化，可以催化芳烃的氧化反应等。

3.生物医学金属有机骨架材料在生物医学方面也有广泛的应用。

例如，MOFs可以用于药物传递和光动力治疗等。

金属有机骨架材料的制备与应用研究

金属有机骨架材料的制备与应用研究金属有机骨架材料（MOF）是一种新型的纳米多孔晶体材料，具有极高的比表面积、空间位置可控性和多种功能性。

近年来，随着MOF材料的制备技术和性能的不断发展，其在催化、气体吸附、分离、化学传感和生物医学等领域得到了广泛应用。

一、MOF材料的制备方法MOF材料的制备方法主要包括溶液相法、气相法和固相法等。

其中，溶液相法是目前应用较为广泛的一种方法。

1. 溶液相法溶液相法主要分为水热法、溶剂热法、溶剂挥发法和孔内组装法等。

其中，水热法是最为常用的一种方法，通过金属离子和有机配体在高温高压的条件下发生水解和配位作用，形成具有规则结构的晶体材料。

2. 气相法气相法则是在低压、高温条件下，将金属有机配合物在气相中分解成金属氧化物和有机配体，然后在高温条件下经过氧化还原反应生成MOF材料。

3. 固相法固相法通常是利用金属盐和有机配体的反应生成金属有机骨架材料。

此方法适用性较广，且易于控制配位结构和化学组成，但需要较高的温度和较长的反应时间。

二、MOF材料的应用研究1. 催化作用MOF材料具有图像、位向可控性和多孔特性等特点，有效地提高了催化反应的效率和选择性。

例如，近年来，MOF材料的应用在甲醇重整反应中，通过有效抑制CO的产生，提高了甲醇转化率和选择性。

2. 气体吸附和分离MOF材料的孔隙结构和孔径大小可以被设计和调节，使其具有特定的分子识别性能，在气体分离方面具有广泛的应用前景。

例如，MOF材料可用于酒精、芳烃等有机分子的气体吸附和分离，具有较高的选择性和吸附容量。

3. 化学传感MOF材料的大比表面积和高孔隙度使其可以用于化学传感器，并具有高灵敏度、快速响应和特异性等优点。

例如，可以利用金属离子与配体之间的关系，设计MOF材料用于检测有毒金属离子、有机物和生物分子等物质。

4. 生物医学MOF材料还可以被用于生物医学领域，如药物递送、成像等方面。

例如，可以利用MOF材料对药物进行控释，提高药物的生物利用度和治疗效果。

金属有机骨架材料在药学中的应用

金属有机骨架材料在药学中的应用金属有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)是由金属离子和有机配体组成的一种材料。

它具有高度的可调性、超大的比表面积、通孔结构等优良性质，因此受到了广泛的关注。

除了在能源、环境等领域的应用，MOFs也在药学中展现出了广泛的应用前景。

本文将就其中的一些应用领域进行探讨。

1. 药物传递MOFs的高度可调性使得其能够在药物传递领域发挥重要作用。

一些特定的MOFs可以用作晶体载体，其孔道大小和形状可以被调控，从而达到精确控制药物释放的目的。

例如，一种名为MIL-101的MOFs可以吸附和释放药物，因其可调气孔结构可以控制药物的释放速度。

此外，MOFs还可以通过大量叶酸、胆固醇和维生素E等配体改性，实现靶向传递特定药物的目的，从而提高药物的疗效。

2. 药物检测MOFs不只是在药物传递方面有应用，还可以用作药物检测和诊断。

例如，一种名为ZIF-8的MOFs因其可调的金属离子和有机配体组合，形成的结晶结构可以吸附气体和微小分子。

因此，可用于检测方面。

该MOFs已被应用于检测肺和胃癌等多种癌症的特异性标志物。

3. 生物医疗MOFs不仅可以用于检测和药物传递，还可以用于生物医疗方面。

具体地说，一些应用于骨科治疗的材料，例如钙磷骨水泥和羟基磷灰石，具有较低的生物相容性。

但是，一些金属离子含量较高的MOFs，例如Zn-CAU-10等，可以用于促进骨细胞分化、增殖和矿化。

其原因在于金属离子释放的Ligand可以具有生物活性，从而刺激骨细胞的向心分化作用。

总之，MOFs因其高度可调性、高比表面积、通孔结构等特性，在药物传递、检测和生物医学方面都有广泛的应用。

未来也将继续探索新的应用领域，同时克服一些制约MOFs应用的挑战，例如产量、稳定性等方面的问题，从而进一步拓展其应用的范围。

金属有机骨架MIL101材料合成及其应用研究

金属有机骨架MIL101材料合成及其应用研究一、本文概述随着科技的不断进步，新材料的研究与应用日益成为科学研究的热点领域。

其中，金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）作为一种新型多孔材料，因其独特的结构和性质，在气体储存、分离、催化、药物传递等领域展现出巨大的应用潜力。

尤其是MIL101材料，作为MOFs家族中的一员，其优异的稳定性和大孔容使其成为研究焦点。

本文旨在深入探讨MIL101材料的合成方法、表征手段以及其在多个领域的应用研究进展，以期为未来MIL101材料的进一步应用提供理论支持和实践指导。

本文首先综述了MIL101材料的合成方法，包括溶剂热法、微波辅助合成、机械化学合成等，并对各种方法的优缺点进行了比较。

接着，通过射线衍射、扫描电子显微镜、氮气吸附等手段对合成出的MIL101材料进行表征，以确保其结构和性质的准确性。

在此基础上，本文重点分析了MIL101材料在气体储存与分离、催化、药物传递等领域的应用研究进展，总结了其在实际应用中的优势和挑战。

本文展望了MIL101材料未来的研究方向和应用前景，以期推动该领域的发展。

二、MIL101材料的合成方法金属有机骨架（MOFs）是一类由金属离子或金属离子簇与有机配体通过配位键连接形成的多孔晶体材料。

MIL101，作为MOFs家族中的一员，因其独特的结构和性质，在气体存储、分离、催化等多个领域表现出广阔的应用前景。

本章节将详细介绍MIL101材料的合成方法。

MIL101的合成通常涉及溶剂热法，这是一种在溶剂中加热反应混合物以促进晶体生长的方法。

将所需的金属盐和有机配体按照特定的摩尔比例溶解在适当的溶剂中，如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基亚砜（DMSO）。

随后，将混合溶液转移到密封的反应釜中，在高温（通常为200-250℃）下进行反应。

在反应过程中，金属离子与有机配体通过配位作用自组装形成MIL101晶体。

基于金属—有机骨架纳米复合材料的设计、合成与催化性能研究共3篇

基于金属—有机骨架纳米复合材料的设计、合成与催化性能研究共3篇基于金属—有机骨架纳米复合材料的设计、合成与催化性能研究1近年来，金属-有机骨架（MOF）作为一种新兴的材料，在多个领域得到了广泛的研究。

随着纳米技术的发展，MOF纳米复合材料的制备逐渐走向广泛应用，并取得了一些有意义的成果。

本文将综述近年来基于金属-有机骨架的纳米复合材料的设计、合成与催化性能的研究进展。

第一部分，介绍了金属-有机骨架的定义、特性与结构类型。

MOF是一种由金属离子和有机配体化合而成的网状结构，具有良好的结晶性和可调控性，这为其它性质的调节和材料的功能化提供了广泛的可能性。

目前已经发现的MOF材料中，常见的结构类型有三种：纯有机骨架（covalent organic framework，COF）、无机-有机骨架（hierarchical porous coordination polymers，HPCP），以及以中心金属离子为节点的金属有机骨架（metal organic framework，MOF）。

其它类MOF材料主要是基于上述结构基础之上的改进或变异。

第二部分，介绍了基于金属-有机骨架的纳米复合材料的制备方法和特性。

目前的MOF纳米复合材料的制备方法主要分为两种：一种是在MOF晶体表面生长或将MOF分散到纳米颗粒表面；另一种是将已经合成好的纳米材料与溶解在无机盐溶液中的金属离子和有机配体配合反应完成MOF表面成核和自组装。

纳米复合材料优异的催化性能主要体现在以下三个方面：一是比表面积大，随之而来的增大的活性位点密度提高了催化反应的效率；二是NPs在MOF孔道内有着良好的稳定性，使得二者有着良好的协同作用，同时也能够防止NPs的堆积聚集而失去催化活性；三是MOF纳米复合材料还能够通过调节其呈现出不同的表面性质，如酸性、碱性、掺杂的价态等等，从而大大提高其催化反应的效率和选择性。

第三部分，介绍了一些金属-有机骨架纳米复合材料在催化领域的应用研究。

金属有机骨架为壳的核壳结构材料研究进展

金属有机骨架为壳的核壳结构材料研究进展一、本文概述随着科技的飞速发展，新型材料的研究与应用日益受到人们的关注。

在众多材料中，金属有机骨架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）以其独特的结构和性质，尤其在核壳结构材料领域的应用，展现出巨大的潜力和价值。

本文旨在综述金属有机骨架为壳的核壳结构材料的研究进展，探讨其合成方法、性能优化以及潜在应用前景。

我们将对金属有机骨架材料进行简要介绍，包括其结构特点、合成原理以及在核壳结构中的应用优势。

随后，我们将重点论述核壳结构材料的合成方法，包括模板法、自组装法等多种方法，并分析其优缺点。

在此基础上，我们将进一步探讨如何通过调控金属有机骨架壳层的结构和性质，优化核壳结构材料的整体性能。

我们还将关注金属有机骨架为壳的核壳结构材料在催化、气体分离与存储、药物传输等领域的应用前景，分析其在不同领域中的优势与挑战。

我们将总结当前研究的不足之处，并展望未来的研究方向，以期为未来金属有机骨架为壳的核壳结构材料的研究与应用提供有益的参考。

二、金属有机骨架为壳的核壳结构材料的合成方法金属有机骨架（MOFs）为壳的核壳结构材料因其独特的物理和化学性质，近年来在多个领域引起了广泛关注。

合成这种核壳结构的关键在于实现MOFs在选定核心上的均匀且可控的生长。

原位生长法：这是最直接且常用的方法，通常涉及在预先制备好的核心粒子表面，通过溶液中的金属离子与有机配体自组装形成MOFs 壳层。

通过控制反应条件，如温度、pH值、浓度等，可以调控MOFs 壳层的厚度和形貌。

种子生长法：在核心粒子表面预先生长一层薄的MOFs种子层，然后在此基础上继续生长MOFs壳层。

这种方法有利于实现MOFs壳层的均匀性和连续性。

界面聚合法：在某些情况下，可以在油水界面或液液界面上实现MOFs壳层的生长。

这种方法通常涉及将核心粒子分散在一个相中，而将金属离子和有机配体溶解在另一个相中，通过界面反应实现MOFs 壳层的生长。

金属有机框架材料的生物医学应用研究

金属有机框架材料的生物医学应用研究金属有机框架材料(MOFs)近年来在材料科学领域引起了广泛的关注。

MOFs由金属中心和有机配体组成，具有大特定表面积、可控多孔结构和可调变性的特点，因此被认为是一种具有广阔应用前景的新型材料。

近年来，随着人们对其生物医学应用的研究不断深入，MOFs已成为一个备受关注的研究热点。

本文将从MOFs的材料结构特点出发，阐述其在生物医学应用中的潜在意义和应用前景。

一. MOFs的材料结构特点MOFs的骨架结构由金属中心和有机配体组成，具有可控的孔径和表面区域。

MOFs中金属中心提供了坚固的骨架，并与有机配体通过配位键相结合形成了多种不同的结构。

MOFs具有可调节的孔径大小和形状，具有高度集成性和可控性。

这种特殊的结构使MOFs具有超高的比表面积和孔容量，从而具有良好的吸附性能和化学活性。

MOFs的可控性和可调节性也为其在生物医学应用中提供了广阔的应用前景，使其成为一种有希望用于生物医学研究的新型材料。

二. MOFs在生物医学应用中的潜在意义MOFs的特殊结构和优异性能使其在生物医学领域具有潜在的应用前景和意义。

其中，MOFs在生物传感、药物传递和成像等方面的研究受到广泛关注。

1.生物传感MOFs的大特殊表面积和可控多孔结构使其具有高灵敏度、高选择性和高稳定性，因此是一种理想的生物传感器。

MOFs可通过不同的表面功能化实现对生物分子的识别和检测。

目前，已有很多研究表明MOFs可以用于监测肿瘤细胞、细胞内信号分子等生物分子，从而在生物医学领域实现有效的生物传感。

2.药物传递MOFs同时具有可控的孔径大小和表面修饰功能，可以作为载体在生物体内输送药物，具有非常广阔的应用前景。

MOFs可以通过表面功能化实现药物的靶向给药，使药物更加有效地输送到病变组织处。

此外，MOFs的多孔结构还可以增加药物的载荷量和控制药物的释放速度，从而提高药物输送的效率和可控性。

3.成像MOFs由于其多孔结构，具有高度可控的荧光性质，可以用于生物体内成像。

生物医学,mof材料

生物医学，mof材料标题：生物医学中的MOF材料：未来医疗的希望导语：在生物医学领域，金属有机骨架材料（MOF）正逐渐引起人们的关注。

这种材料具有多孔、高比表面积和可调控性等特点，被广泛应用于药物传递、生物成像、组织工程等领域。

本文将从这些方面展开介绍，为读者呈现MOF材料在生物医学中的潜力和前景。

一、药物传递：MOF材料在治疗癌症等疾病方面的应用MOF材料因其多孔性和可调控性，被广泛应用于药物传递领域。

通过将药物分子嵌入MOF材料的孔道中，可以实现药物的控释和靶向传递。

这种靶向传递的方式可以减少药物的副作用，并提高药物的疗效。

例如，将抗癌药物嵌入MOF材料中，可以将药物精确地输送到肿瘤组织，减少对正常细胞的损害，从而提高癌症治疗的效果。

二、生物成像：MOF材料在医学影像方面的应用MOF材料的高比表面积和多孔性使其成为理想的生物成像材料。

通过将荧光探针等成像分子嵌入MOF材料中，可以实现对生物体内部结构和功能的高分辨率成像。

这种成像方式可以提供更准确的诊断信息，帮助医生更好地了解疾病的发展和治疗效果。

例如，在肿瘤诊断方面，MOF材料可以被用于提高肿瘤的检测灵敏度和准确性，从而帮助医生制定更精准的治疗方案。

三、组织工程：MOF材料在组织修复和再生方面的应用MOF材料的可调控性和生物相容性使其成为组织工程的理想材料。

通过将干细胞和生长因子等生物活性物质嵌入MOF材料中，可以实现对细胞的定向生长和组织的修复。

这种修复和再生的方式可以促进组织的快速恢复和功能重建。

例如，在骨折修复方面，MOF材料可以被用于促进骨细胞的增殖和骨再生，从而加速骨折的愈合过程。

总结：MOF材料在生物医学领域具有广阔的应用前景。

通过药物传递、生物成像和组织工程等方面的应用，MOF材料可以为医学提供更有效的治疗手段和诊断工具。

未来，随着对MOF材料的深入研究和技术的不断发展，相信它将为人类的健康事业带来更多的希望和机遇。

让我们共同期待生物医学中MOF材料的更多突破和进展。

金属有机骨架材料的研究与应用

金属有机骨架材料的研究与应用随着工业化的发展和科学技术的进步，新材料的研究与发展已经成为了当今世界各国竞相争夺的焦点之一。

而其中，金属有机骨架材料（MOFs）的研究正受到越来越多的关注。

一、 MOFs 的定义和发展史MOFs，即金属有机骨架材料，是一种新型的多孔介质材料，由金属离子和有机配体组成。

这种材料具有极大的表面积、丰富的孔道结构和良好的化学稳定性，使得它具有广泛的应用前景。

MOFs 的研究历史可以追溯到上世纪80年代初。

当时，人们首次成功地制备出了Cu2（OH）（H2O）（btc）（btc=1,3,5-苯三酸）的材料，这被认为是 MOFs 的第一个代表作品。

随后，越来越多的研究者开始探索这种新型材料的结构和性能，并不断开发出新的配体和合金金属，从而推动了 MOFs 的快速发展。

二、 MOFs 的制备方法目前，制备MOFs 可以采用多种方法，例如溶剂热法、水热法、固相法、气相法等。

其中，溶剂热法是最为常用和广泛的方法之一。

其具体步骤如下：1. 溶解金属盐和有机配体在有机溶剂中。

2. 在混合溶液中加入催化剂，使反应发生。

3. 反应完成后，加入不同的溶剂来洗涤和分离产物。

通过这种方法制备出的 MOFs 具有良好的结晶性和孔道结构，同时制备条件温和、通过调整反应时间和温度可以实现所需的结构控制。

三、 MOFs 的应用领域由于 MOFs 具有可控的孔径结构、高的比表面积和独特的化学性质等特点，因此在能源存储、分离与催化、传感器及药物传递等领域都显示出广泛的应用前景。

1. 能源存储MOFs 具有极高的比表面积和多孔结构，因此可作为电容器和锂离子电池的电极材料。

研究表明，利用 MOFs 来制备电化学电容器和锂离子电池可大大提高其存储能量和循环寿命。

2. 分离与催化MOFs 具有可控的孔径和分子筛效应，因此可用来过滤和分离分子。

同时，在 MOFs 表面上修饰不同的功能化物如催化剂或抗生素等，可用来催化反应或释放药物。

新型金属—有机及有机多骨架材料的设计合成和性质研究

新型金属—有机及有机多骨架材料的设计合成和性质研究一、概述随着科学技术的飞速发展，新型金属有机及有机多骨架材料的设计合成和性质研究已经成为材料科学领域的研究热点。

这类材料因其独特的晶体结构、优良的物理和化学性质，在能源、环保、催化、生物医药等领域展现出广阔的应用前景。

本文旨在系统介绍新型金属有机及有机多骨架材料的设计原则、合成方法以及性质研究，为相关领域的研究人员提供有益的参考和启示。

金属有机骨架材料（MOFs）是一类由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键连接而成的多孔晶体材料。

其结构多样、孔径可调、功能可设计等特点使得MOFs在气体存储与分离、离子交换、传感等领域具有独特优势。

有机多骨架材料则是由有机分子通过非共价键相互作用形成的具有多孔结构的材料，同样具有广泛的应用潜力。

在设计合成新型金属有机及有机多骨架材料时，研究人员需要充分考虑材料的结构特点、稳定性、功能性等因素。

通过选择合适的金属离子、有机配体或有机分子，以及优化合成条件，可以实现对材料结构和性能的精确调控。

借助现代分析手段如射线衍射、红外光谱、热重分析等，可以对材料的结构、组成和性质进行深入研究。

新型金属有机及有机多骨架材料的设计合成和性质研究具有重要的科学价值和实际应用意义。

随着研究的不断深入，相信这类材料将在更多领域展现出其独特的优势和潜力。

1. 金属—有机及有机多骨架材料的概述金属—有机及有机多骨架材料，是一类具有独特结构和优异性能的新型多孔材料。

它们由金属离子或金属簇与有机配体通过配位键自组装而成，形成具有周期性网络结构的多孔晶体。

这类材料结合了无机材料和有机材料的优点，不仅具有高度的结构可调性和功能性，而且在气体吸附与分离、催化、传感、药物传输等领域展现出广阔的应用前景。

有机多骨架材料则是由有机分子或有机基团构成的具有多孔结构的材料。

与金属—有机骨架材料相比，有机多骨架材料具有更好的生物相容性和可降解性，因此在生物医药领域具有潜在的应用价值。

制备金属有机框架材料及其在生物医学领域中的应用

制备金属有机框架材料及其在生物医学领域中的应用随着生物医学领域的发展，新型的治疗方法和材料层出不穷。

金属有机框架材料（MOFs）是近年来备受关注的一种新型材料，能够在药物输送、分离纯化和生物检测中发挥重要作用。

本文将介绍MOFs的制备及其在生物医学领域中的应用。

一、什么是金属有机框架材料金属有机框架材料是由金属离子和有机配体构成的多孔晶体材料。

其结构一般为三维网状结构，具有高度的孔隙度和比表面积，能够吸附分子和离子，并且具有可调控性。

MOFs的物理性质和化学性质都能够进行调节，因此具有广泛的应用前景。

二、制备MOFs的方法最常用的制备MOFs的方法是水热合成法。

水热合成法是指在高温高压的条件下，将金属离子和有机配体混合在一起，通过化学反应生成MOFs。

这种方法的优点是简单易行，并且能够制备大量高质量的MOFs。

另外，还有直接溶剂合成法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等制备方法。

这些方法各有特点，能够制备具有不同物理和化学性质的MOFs。

三、MOFs在生物医学领域中的应用1.药物输送MOFs具有高度的孔隙度和比表面积，因此能够将药物嵌入到其孔隙中进行输送。

相对于传统的药物输送系统，MOFs能够实现精准释放和可控释放。

此外，其表面还能够修饰功能基团，使得药物的输送更加精确。

2.分离纯化MOFs不仅能够吸附分子和离子，而且还能够选择性地吸附分子和离子。

因此在药物分离纯化方面能够发挥重要作用。

同时，MOFs的表面还能够修饰生物分子，如蛋白质等，实现其分离纯化。

3.生物检测MOFs的孔隙中具有高度的结构选择性，能够选择性地吸附分子。

因此MOFs能够用于生物检测，例如检测生物分子和某些病原体。

此外，MOFs还能够通过修饰表面功能基团，实现光学、电化学等信号输出，从而实现快速高灵敏度的生物检测。

四、MOFs在生物医学领域的未来MOFs具有可调控性和多功能性，因此在生物医学领域的应用前景广阔。

未来，MOFs能够在药物输送、分离纯化、生物检测等方面发挥更为重要的作用。

金属有机骨架化合物mil-88(fe)在多巴胺检测中的应用研究

金属有机骨架化合物mil-88(fe)在多巴胺检测中的应用研究介绍如下：
金属有机骨架化合物（MOFs）是一种具有多孔性和可调性的晶体材料，在分离、催化、气体吸附、传感等领域有广泛应用。

近年来，MOFs在生物医药领域也引起了越来越多的关注。

其中，Fe-MIL-88（Fe3O（BTC）2，BTC为苯三酸）因其优异的催化性能和生物相容性，成为了一种潜在的生物医药应用材料。

多巴胺（DA）是一种重要的神经递质，在神经系统中具有重要的作用。

因此，开发一种高灵敏度、高选择性和可重复性的多巴胺传感器对于生物医学研究具有重要意义。

研究表明，Fe-MIL-88可以作为一种有效的多巴胺传感器。

当Fe-MIL-88与多巴胺接触时，多巴胺能够进入Fe-MIL-88的孔道中，并发生与Fe3+之间的配位作用，导致Fe-MIL-88晶格的扭曲。

这种扭曲会导致Fe-MIL-88的电导率发生变化，从而可以通过电化学方法或电学阻抗谱（EIS）技术进行检测。

一些研究表明，采用Fe-MIL-88作为多巴胺传感器，可以获得较高的检测灵敏度和选择性，具有良好的实用性。

此外，Fe-MIL-88还具有生物相容性和生物可降解性，有望在生物医学领域得到广泛应用。

锆基金属有机骨架材料的设计、合成及其应用研究

锆基金属有机骨架材料的设计、合成及其应用研究摘要：锆基金属有机骨架材料 (MOFs)，作为一种新兴的纳米材料，在多种领域中具有广泛的应用前景。

本文首先介绍了锆基MOFs的定义与分类，包括常见的六方结构及其相关的合成技术。

接着，对近年来在气体吸附、催化、传感、分离及生物医学等领域中锆基MOFs的应用作了综合阐述。

特别地，我们着重探讨了锆基MOFs在光催化及电催化配合物制备中的应用。

最后，本文对锆基MOFs的未来发展方向作了展望，指出其将成为新型功能材料的重要代表。

关键词：锆基有机骨架材料；六方结构；气体吸附；催化；光催化；电催化；发展展望。

一、引言随着纳米科技的快速发展，基于金属有机骨架材料 (MOFs) 的反应技术也在不断创新和完善中。

锆基MOFs (Zr-MOFs) 作为一种新兴的材料，具有较高的表面积、孔径大小和化学稳定性，可被应用于多个领域。

本文旨在概括锆基MOFs的合成和表征方法，并深入探讨其在气体吸附、催化、传感、分离及生物医学等领域中的应用，特别是它们在光催化及电催化配合物制备中的应用。

最后，对锆基MOFs的未来发展进行了探讨。

二、锆基MOFs的定义及分类锆基MOFs是一种由锆的离子与有机配体构成的晶体材料。

在晶体结构中，锆离子与配体相互作用，形成网状结构。

常见的锆基MOFs多为六方结构，这与其孔径大小和表面积有关。

目前，广泛应用的锆基MOFs有UiO-66、UiO-67、NU-1000、PCN-222等，其中UiO-66是比较典型的一种。

三、锆基MOFs的合成技术目前，合成锆基MOFs的方法有多种，其中最常见的是需要使用氢氧化锆 (Zr(OH)4) 和有机配体。

至于合成的详细步骤，涉及到一些化学物质，这里不再进行展开。

四、锆基MOFs的应用4.1 气体吸附应用由于其孔径大小和表面积具有可调控性，锆基MOFs在吸附气体方面具有潜在的应用价值。

如MOF-801可用于吸附甲烷、乙烯、氢气等气体，同时对压力和温度变化的响应亦很敏感。

多孔金属有机骨架的制备及应用研究

多孔金属有机骨架的制备及应用研究多孔金属有机骨架（MOF）是一种新型的材料，在过去几年中吸引了越来越多人的关注。

它由金属离子或金属簇以及有机配体组成，形成一种类似于晶体的结构，内部具有微米级别的孔道。

MOF材料可以在吸附、催化以及气体分离等方面发挥出色的性能，因此备受研究者的青睐。

一、 MOF的制备方法目前MOF的制备主要有三种方法：溶剂热法、溶剂挥发法以及浸渍法。

溶剂热法是其中最常用的方法之一。

这种方法中，金属离子和有机配体通过溶剂混合在一起，加热后形成MOF。

溶剂挥发法则是将金属离子和有机配体在溶剂中充分混合，然后将溶液快速蒸发，使MOF形成。

浸渍法则是将金属离子和有机配体浸泡在基底材料中，然后通过热处理等方法形成MOF。

二、 MOF的应用研究MOF材料可以在吸附、催化以及气体分离等方面发挥出色的性能。

1. 吸附MOF材料的孔道可以吸附各种气体或物质，在环境治理、储能和储氢等领域有着广泛应用。

例如，MOF-5可以吸附甲烷，用于提纯天然气和制备燃气；MIL-101则可以吸附二氧化碳和甲烷，用于减少工业废气中二氧化碳的排放。

2. 催化MOF材料中的金属离子可以作为有效的催化剂。

MOF具有高度可控性，而且可以选择合适的配体或金属离子来实现不同的催化反应。

以ZIF-8为例，它可以催化二氧化碳和环氧丙烷的环氧化反应，形成有机碳酸酯。

3. 气体分离MOF材料中的孔道大小可以根据需要进行调整，并且可以选择合适的配体，得到具有不同孔径和吸附性质的MOF。

这种特性使MOF在气体分离领域有广泛应用。

例如，ZIF-8可以选择性地吸附氧气，使其成为一种非常有效的氧气传感器。

三、MOF的发展前景MOF材料在能源、环保、新材料等领域具有广泛应用前景。

随着人类对于天然资源的需求与日俱增，如何发展绿色、环保的生产方式成为了当务之急。

而MOF材料以其高效的吸附和分离性能，对于环保和能源领域的问题都能够提供新的解决方案。

值得注意的是，MOF材料的制备还存在一些问题。

金属有机骨架材料的生物相容性研究

金属有机骨架材料的生物相容性研究金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks，简称MOFs）作为一类新型的多孔材料，在催化、分离、存储等领域展现出巨大的应用潜力。

然而，由于其金属离子和有机配体的组成结构，MOFs在生物体内的生物相容性一直备受关注。

本文将深入探讨金属有机骨架材料的生物相容性研究，探讨其应用前景及相关实验成果。

MOFs是由金属离子与有机配体通过配位键和金属-有机配位键构成的高度有序的结构材料，具有高度可调性和多功能性的特点。

由于其孔隙结构可以调控，MOFs在药物递送、生物成像等领域具有广泛的应用前景。

然而，要实现在生物医学领域的应用，首要问题就是MOFs在生物体内的生物相容性。

过去的研究表明，MOFs具有一定的生物毒性，主要原因是其中的金属离子对细胞膜产生破坏，导致细胞凋亡等不良生物反应。

为了改善MOFs的生物相容性，研究人员提出了一系列方法。

例如，改变MOFs的组成结构、表面修饰、控制释放速率等方法都是有效的途径。

通过在MOFs表面修饰生物相容性高的功能性基团，可以减少其对细胞的损伤，提高其在生物体内的稳定性。

近年来，研究人员在MOFs的生物相容性研究方面取得了不少进展。

他们通过体内体外实验验证，证实经过改良的MOFs具有较好的生物相容性和生物稳定性。

这为MOFs在生物医学领域的应用奠定了基础。

同时，研究人员也提出了一些新的思路和方法，例如将MOFs与纳米技术相结合，利用纳米载体的优势来改善MOFs的生物相容性。

综合上述，金属有机骨架材料的生物相容性研究是一个复杂而重要的课题。

当前研究的成果为MOFs在生物医学领域的应用提供了新的可能性。

未来，我们期待着更多的研究和实验，以进一步深入探讨MOFs的生物相容性，推动其在生物医学领域的广泛应用。

MOFs作为一种具有巨大潜力的新型材料，其生物相容性研究将为医学领域带来新的突破和进步。

金属有机骨架作为药物载体的研究进展

金属．有机骨架（Ｍｅｔａｌ．ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ，ＭＯＦｓ）是一种由金属离子与含氧或氮的有机配体桥链形成的网状骨架材料，其中金属或金属簇为顶点，刚性或半刚性的有机配体为桥链ｕ，。在连接过程中，由配位基团包裹金属离子形成次级结构单元啪，进而形成多种特殊的空间拓扑结构９】。ＭＯＦｓ具有较大的比表面积和孔隙率、热稳定性好、合成方便、骨架大小可变及可化学修饰等优点，广泛应用于光学Ｍ、催化一一１、生物传感［９１、生物成像ｕ０１、气体识别ｎ“、气体储存ｎ２，等领域。近年，研究表明ＭＯＦｓ还具有药物载体的性质，其孔径可以储存和释放分子量比骨架孔径小的药物；其本身的官能团也可以与药物官能团相互作用而实现载药的目的。本文将对ＭＯＦｓ作为药物载体的研究进展作一综述。
万方数据
黑龙江医药Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ
ＭｅｄｉｃｉｎｅＪｏｕｒｎａｌＶ０１．２７Ｎｏ．５
２０１４
・１０３３・
１．５４。将尼美舒载人到制备的ＭＯＦｓ中。结果显示其载药量为０．１７９・ｇ～～０．２０９・ｇ一。体外释放结果显示１１ｄ尼美舒利完全释放。该方法表明设计的磁性ＭＯＦｓ具有靶向性，且缓释效果良好．在临床上可以减少尼美舒利的给药次数。
ＲｅｓｅａｒｃｈＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭｅｔａｌ－ＯｒｇａｎｉｃＦｒａｍｅｗｏｒｋｓ
Ｄｏｎｇ
ａｓ
ＤｒｕｇＣａｒｒｉｅｒｓ
Ｙｕｊｉｎｇ，ｅｔａｌ
ＰｈａｒｍａｃｙＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅ（１５０００１）
ａｓａ
ｒｅ—
ｌｅａｓｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｒｕｇｓ，ａｎｄｉｔｓｃｙｔｏｔｏｘｉｅｉｔｙ．Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｍｅｔａｌ－ＯｒｇａｎｉｃＦｒａｍｅｗｏｒｋｓｈａｖｅｅｍｅｒｇｅｄ

新型金属有机骨架材料纳米结构的合成及其生物应用

新型金属有机骨架材料纳米结构的合成及其生物应用随着人们对生物分子的深入研究，对材料学的需求也日益增加。

特别是对于生物分子的检测、分离和纯化，金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs）因其结构可控、功能多样而备受关注。

本文主要介绍了新型的金属有机骨架材料纳米结构的合成及其生物应用。

一、MOFs的基本情况MOFs是由金属离子和有机配体通过配位作用构成的二维或三维网络结构材料。

MOFs具有很高的比表面积和孔隙度，并能通过调节配体种类和结构来控制孔道大小和柔性。

因此MOFs在催化、气体分离、能量储存等领域具有潜在的应用价值。

二、MOFs的纳米结构的合成MOFs的纳米结构合成方法主要分为三类：模板法、溶剂热法和水热法。

模板法是在模板的作用下，通过调节溶液中金属离子和有机配体的浓度、比例和反应时间等条件，使金属离子和有机配体在特定部位配位，并形成特定形态的MOFs。

溶剂热法则是将金属离子和有机配体混合后，在高温高压条件下形成MOFs。

而水热法需要将浸有金属离子和有机配体的反应瓶加热至高温，再加入添加剂来影响反应过程，最终形成MOFs。

不同的合成方法对MOFs的性质具有不同的影响，因此需要根据实际需求选择不同的方法进行合成。

三、MOFs在生物学领域中的应用1.生物分离MOFs的孔道大小和形状可以被控制，因此能够作为分子分离材料。

如ZIF-8（ZIF, Zeolitic Imidazolate Frameworks）作为生物颗粒的纯化材料，在生物药物生产中有着广泛的应用。

2.生物检测MOFs可以通过将荧光染料导入孔道中来制作荧光探针，实现对特定分子的检测。

例如，通过将荧光染料rhodamine B（RhB）引入ZIF-8孔道中，制作成RhB@ZIF-8荧光探针，能够实现对Fe3+的高灵敏度检测。

3.药物缓释MOFs的孔道大小和柔性可被控制，因此可以被用于药物的控释。

如采用Fe-MIL-88B-NH2（MIL, Materials of Institute Lavoisier）作为载体，将药物doxorubicin （DOX）装填到MIL的孔道中，实现对DOX的控释，从而提高其生物利用度。

铈基金属有机骨架生物医学

铈基金属有机骨架生物医学
铈基金属有机骨架（Ce-MOFs）是一种新型的多孔材料，具
有巨大的应用潜力在生物医学领域。

首先，Ce-MOFs具有高度可调节的孔隙结构和表面功能化能力，可以用于药物的载体和控释系统。

通过调节Ce-MOFs的
孔隙结构和孔径大小，可以将不同大小的药物分子装填进孔隙中，并且可以通过调节MOFs的表面性质来实现药物的控释。

此外，Ce-MOFs还具有较高的药物负载能力和稳定性，可以
保护药物免受外界环境的影响，延长药物的存留时间。

其次，Ce-MOFs还可以用于生物体内的成像和诊断。

由于Ce-MOFs具有特殊的光学性质和生物相容性，可以用作造影剂和
荧光探针，用于生物体内的光学成像和诊断。

同时，Ce-
MOFs还可以通过改变其表面性质和结构，用于生物标记和靶
向诊断，提高诊断的准确性和灵敏度。

此外，Ce-MOFs还具有抗氧化性能和抗炎能力，可以用于治
疗氧自由基相关的疾病和炎症反应。

由于铈的氧化还原性质，Ce-MOFs可以作为抗氧化剂，中和体内过多的氧自由基，减
轻细胞的氧化损伤。

同时，Ce-MOFs还可以抑制炎症反应的
发生和发展，具有抗炎作用。

总的来说，Ce-MOFs作为一种新型的多孔材料，在生物医学
领域具有广泛的应用前景。

通过调节其孔隙结构和表面性质，可以实现药物的载体和控释、生物成像和诊断、抗氧化治疗和
抗炎作用等多种功能，为生物医学研究和临床应用提供新的可能性。

金属-有机骨架在生物质及其衍生化学品中的应用

林业工程学报，２０２１，６（６）：２３－３４ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２１０１００１收稿日期：２０２１－０１－０１㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２１－０５－２５基金项目：国家自然科学基金（５１８６８０７０，３１８６０１８８）；云南省科技厅自然科学基金重点项目（２０１８ＦＡ０１４）㊂作者简介：朱刚，男，副研究员，研究方向为新型生物质基复合材料的构筑㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈｕｇａｎｇｉｐｍ２０９＠１６３．ｃｏｍ金属⁃有机骨架在生物质及其衍生化学品中的应用朱刚，李辉，强明礼，李顺艳，康昆勇，徐开蒙，邓书端（西南林业大学材料科学与工程学院，昆明６５０２２４）摘㊀要：生物质作为储量丰富㊁分布广泛和生长周期短的可再生资源之一，在生物质衍生燃料㊁高附加值化学品和生物质基复合材料等领域得到了广泛应用㊂然而，在转化为更高价值的副产品时由于低利用率和使用不当造成大量的资源浪费，如何进一步寻求生物质资源高效利用的新途径成为关键难题㊂金属⁃有机骨架（ＭＯＦｓ）是一类新兴的无机⁃有机杂化多孔㊁高度结晶㊁有序的晶体材料，因具有结构多样性㊁高比表面积㊁低密度㊁均一可控的孔径尺寸㊁大量的活性位点和丰富的孔结构等独特性质而备受关注㊂近年来，国内外学者利用其本征结构及特性，以ＭＯＦｓ作为新型载体引入功能化纳米粒子或非均相催化剂等活性组分构筑的新型结构体系成为当前研究热点之一，并逐渐应用于生物质及其衍生物基复合材料的制备和生物质催化转化等领域，相关基础研究正在逐渐拓展并展现出较大的应用潜力㊂基于此，笔者对当前ＭＯＦｓ材料在生物质及其衍生化学品中应用研究的代表性成果进行梳理与总结，主要包括ＭＯＦｓ／生物质木材复合材料㊁ＭＯＦｓ／生物质基气凝胶复合材料㊁ＭＯＦｓ／生物质棉衍生的柔性碳材料，以及以上材料在电磁屏蔽㊁分离吸附㊁传感等领域中的应用，重点阐述了ＭＯＦｓ在生物质及其衍生物催化转化中的应用现状，并对现阶段上述研究领域内存在的主要问题和未来发展方向做了总结和展望㊂关键词：金属⁃有机骨架材料；生物质；生物质衍生化学品；载体；复合材料；催化转化中图分类号：ＴＱ３５３㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：２０９６－１３５９（２０２１）０６－００２３－１２Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｂｉｏｍａｓｓａｎｄｉｔｓｄｅｒｉｖｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｓＺＨＵＧａｎｇ，ＬＩＨｕｉ，ＱＩＡＮＧＭｉｎｇｌｉ，ＬＩＳｈｕｎｙａｎ，ＫＡＮＧＫｕｎｙｏｎｇ，ＸＵＫａｉｍｅｎｇ，ＤＥＮＧＳｈｕｄｕａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５０２２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓｗｉｔｈａｂｕｎｄａｎｔｒｅｓｅｒｖｅｓ，ｗｉｄｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｓｈｏｒｔｇｒｏｗｔｈｃｙｃｌｅ，ｂｉｏｍａｓ⁃ｓｅｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｂｉｏｍａｓｓ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｆｕｅｌｓ，ｈｉｇｈｖａｌｕｅ⁃ａｄｄｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｓａｎｄｂｉｏｍａｓｓ⁃ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｌｏｗｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｉｍｐｒｏｐｅｒｕｓｅｏｆｂｉｏｍａｓｓｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓｗａｓｔｅｓｉｎｔｏｈｉｇｈｖａｌｕｅ⁃ａｄｄｅｄｐｒｏｄｕｃｔｓｓｔｉｌｌｒｅｍａｉｎ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｏｆｎｏｖｅｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｔｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｒｅｎｅｗａｂｌｅｂｉｏｍａｓｓｒｅｓｏｕｒｃｅｓｈａｓｂｅｃｏｍｅａｋｅｙｐｒｏｂｌｅｍａｎｄｈｏｔｒｅｓｅａｅｒｃｈｔｏｐｉｃ．Ｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓ（ＭＯＦｓ）ａｒｅａｎｅｍｅｒｇｉｎｇｃｌａｓｓｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃ⁃ｏｒｇａｎｉｃｈｙｂｒｉｄｐｏｒｏｕｓ，ｈｉｇｈｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅａｎｄｏｒｄｅｒｅｄｃｒｙｓｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｍｅｔａｌｉｏｎｓ／ｃｌｕｓｔｅｒｓａｎｄｏｒｇａｎｉｃｌｉｇａｎｄｓｔｈｒｏｕｇｈｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎｂｏｎｄｓｏｆｍｏｄｅｒａｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈ．ＭＯＦｓｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｐｌｅａｓａｎｔｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｕｃｈａｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｌａｒｇｅｓｐｅｃｉｆｉｃｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ，ｌｏｗｄｅｎｓｉｔｉｅｓ，ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｐｏｒｅｓｉｚｅ，ｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆａｃｔｉｖｅｓｉｔｅｓａｎｄｒｉｃｈｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｂｉｏｍａｓｓａｎｄｉｔｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｐｏｓｓｉｂｌｅｓｔｒａｔｅｇｙｔｏｓｏｌｖｅｐｒｅｖｉｏｒｓｌｙｍｅｎｔｉｏｎｅｄｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｍａｎｙｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｈａｖｅｕｓｅｄｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓａｓａｎｅｗｃａｒｒｉｅｒｔｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｒｎｏｎ⁃ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｃａｔａｌｙｓｔｓａｎｄｏｔｈｅｒａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｎｅｗｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｙｓｔｅｍｓ．ＭＯＦｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｈｏｔｓｐｏｔｓａｎｄｇｒａｄｕａｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓａｎｄｉｔｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ⁃ｂａｓｅｄｃｏｍ⁃ｐｏｓｉｔｅｓａｎｄｂｉｏｍａｓｓｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｂａｓｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｈａｓｂｅｅｎｇｒａｄｕａｌｌｙｅｘｐａｎｄｅｄ，ｓｈｏｗｉｎｇｇｒｅａｔｐｏ⁃ｔｅｎｔｉａｌｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｓａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅ⁃ｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｂｉｏｍａｓｓａｎｄｉｔｓｄｅｒｉｖｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｓ，ｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇＭＯＦｓ／ｂｉｏｍａｓｓｗｏｏｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＭＯＦｓ／ｂｉｏｍａｓｓ⁃ｂａｓｅｄａｅｒｏｇｅｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＭＯＦｓ／ｂｉｏｍａｓｓｃｏｔｔｏｎ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｆｌｅｘｉｂｌｅｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅａｂｏｖｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｈｉｅｌｄｉｎｇ，ｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，林业工程学报第６卷ｓｅｎｓｉｎｇ，ａｎｄｍａｎｙｏｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｂｉｏｍａｓｓａｎｄｉｔｓｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓｉｓｈｉｇｈｌｉｇｈｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅａｂｏｖｅｆｉｅｌｄｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｂｉｏｍａｓｓ；ｂｉｏｍａｓｓ⁃ｄｅｒｉｖｅｄｃｈｅｍｉｃａｌ；ｃａｒｒｉｅｒｓ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｃａｔａ⁃ｌｙｔｉｃｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ㊀㊀随着全球环境不断恶化，资源日益消耗，开发环境友好型可再生能源势在必行㊂在众多可再生能源中，生物质是一种来源广泛㊁储量丰富㊁低污染和唯一可再生的碳资源，在生物质衍生燃料㊁高附加值化学品和生物质基复合材料等领域备受关注，尤其是进入２１世纪以后，生物质能源的利用发展迅猛，各国均大力投入研发生物质能源新型利用技术［１－２］，与国外相比，我国生物质资源的整体利用水平仍然很低，利用总量较小，开发利用方式少［３－５］，因此，如何进一步寻求生物质资源高效利用新途径迫在眉睫㊂金属有机骨架（ｍｅｔａｌ⁃ｏｒｇａｎｉｃｆｒａｍｅｗｏｒｋｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＭＯＦｓ）材料由于结构和化学性质的多样性成为近年来研究的热点，ＭＯＦｓ是由金属团簇或金属离子与多齿配体自组装而成的无机⁃有机杂化多孔㊁高度结晶㊁有序的晶体材料［６－７］㊂其常见的合成方法有溶剂热法㊁扩散法㊁溶液法㊁机械搅拌合成法㊁超声法和微波法等，早期的ＭＯＦｓ主要表现出坚固的骨架，而晶态ＭＯＦｓ在去除溶剂后会变成非晶态［８］㊂在过去的１０年里，由于结构组成和功能的灵活性，已经有超过８万种ＭＯＦｓ被报道㊂不同的标准下ＭＯＦｓ材料有不同的分类方式：当有机配体不同时可分为含氮杂环类㊁含羧基类㊁含氮杂环与羧酸混合类等；按照骨架结构的不同可以分为一维链状ＭＯＦｓ㊁二维层状ＭＯＦｓ㊁三维网状ＭＯＦｓ等；而结合ＭＯＦｓ材料的组分单元和合成方面具有突出代表性的研究又可将其分为网状金属⁃有机骨架材料（ＩＲＭＯＦｓ）㊁孔⁃通道式骨架材料（ＰＣＮｓ）㊁来瓦希尔骨架材料（ＭＩＬｓ）㊁类沸石咪唑酯骨架材料（ＺＩＦｓ）等［９－１１］㊂与无机多孔材料相比，这些多孔晶体材料具有大的比表面积［１２］㊁高度有序的结构㊁丰富的活性位点［１３］㊁规则的可接近孔以及多功能的结构㊂由于这些特性，使得ＭＯＦｓ在气体存储与分离［１４］㊁非均相催化［１５］㊁药物输送和分离过程［１６］㊁传感［１７］和储能［１８］等领域具有潜在的应用前景［１９］㊂同时，ＭＯＦｓ丰富的孔结构可以使它充当优良的载体，在其孔内负载功能化纳米粒子或非均相催化剂等各种活性组分，在生物质复合材料的制备和生物质催化转化方面应用广泛，且其基础研究也在逐渐拓展并有很大的发展㊂然而，由于ＭＯＦｓ的结晶性质，它们通常以粉末形式存在，其加工性和可操作性仍是一个巨大的挑战［２０］㊂将ＭＯＦｓ沉积到各种基材，以生产可成型和具有经济效益高的材料，是扩大这些功能材料潜在应用的一种方式㊂为此，大量的研究尝试将ＭＯＦｓ通过原位生长㊁自交联和原位锚定等制备方法与各种聚合物载体结合，从而构建由大孔㊁中孔和微孔组成的复杂多级网络复合材料㊂其中，大孔和中孔结构增强了ＭＯＦｓ的扩散动力学，并可获得大量位于微孔中的高活性中心㊂虽然上述制备方法构建的复合材料具有足够的孔隙率，但仍存在力学性能较差㊁ＭＯＦｓ易团聚㊁基材与ＭＯＦｓ之间相互作用较差的问题，导致不能很好地发挥其协同作用，从而在很大程度上限制了其在吸附㊁分离㊁催化等前沿领域的应用；因此，目前许多的研究试图在寻求新型的替代载体以解决上述难题㊂生物质材料（如木材㊁棉花）具有足够的孔隙率㊁优异的力学性能，同时其质量轻㊁成本低，为制造高性能复合材料提供了理想的载体㊂此外，其丰富的官能团可作为化学修饰的活性中心，能有效促进与ＭＯＦｓ的结合，从而构筑丰富多样的复合材料，可应用于电磁屏蔽㊁分离吸附㊁传感和生物质催化转化等前沿领域，从而极大地扩展了ＭＯＦｓ在生物质领域的潜在应用㊂因此，对其构筑方法㊁结构性能和相关领域的具体应用进行系统归纳，将有助于相关科研人员对该研究方向的深入理解，从而为有效推动相关领域的基础研究和产业化的进一步发展提供参考㊂１㊀ＭＯＦｓ／生物质基复合材料的构筑１．１㊀ＭＯＦｓ／生物质木材复合材料研究人员已经通过直接混合［２１］㊁原位生长［２２］㊁逐层生长［２３］和连续流动合成［２４］在各种聚合物衬底上沉积或生长金属⁃有机骨架（ＭＯＦｓ），制备具有多层次结构的复合材料㊂但目前关于ＭＯＦｓ／生物质木材复合材料的相关报道还很少㊂生物质木材沿生长方向有大量的三维开口和低弯曲管腔，且木材表面拥有丰富的羟基，可以作为化学修饰的活性中心，促进聚合物或无机物的原位功能化㊂目前，如何将ＭＯＦｓ与生物质木材相结合，构建三维ＭＯＦｓ／木材复合材料依然是目前的技术４２㊀第６期朱刚，等：金属⁃有机骨架在生物质及其衍生化学品中的应用难点㊂Ｇｕｏ等［２５］首次尝试通过在三维低弯曲管腔中原位生长具有高度介孔特征的ＵｉＯ⁃６６ＭＯＦｓ纳米颗粒结构，成功构建三维Ｚｒ⁃ＭＯＦｓ／木材功能复合材料㊂ＵｉＯ⁃６６ＭＯＦｓ纳米颗粒均匀地锚定在多个木材管腔通道表面，其尺寸约为（１３０ʃ１０）ｎｍ，而元素分布图则显示Ｚｒ㊁Ｃ和Ｏ共存于ＵｉＯ⁃６６／木材复合膜材料中（图１ａ１ａ３）㊂这种独特的复合结构增加了水流经ＵｉＯ⁃６６ＭＯＦｓ时有机污染物与ＵｉＯ⁃６６ＭＯＦｓ的接触几率，从而极大地提高去除有机污染物的效率（图１ａ４）㊂虽然上述方法可使ＭＯＦｓ／木材复合材料具有足够的孔隙率，但该制备工艺过程较复杂，且能耗高㊁耗时长㊁存在污染㊂为此，Ｔｕ等［２６］报道了一种更加绿色节能的新型合成方法，实现了常温下在木材基体中原位生长ＭＯＦｓ纳米晶，并可持续制备具有独特层次结构和优越性能的ＺＩＦ⁃８ＭＯＦｓ／木材复合材料（图１ｂ１）㊂其创新点在于使用ＮａＯＨ溶液对木材进行预处理，它确保了木材固有羧基中的质子被钠离子交换，为ＭＯＦｓ结构的生长提供更为丰富的成核位点，且提供了一个粗糙的纤维结构，从而有利于ＭＯＦｓ锚定在木质基材上㊂区别于传统的真空浸渍或过滤预合成聚集在木材外表面，这些方法阻碍ＺＩＦ⁃８纳米颗粒进入木材内部，限制样品的内部功能化㊂利用该方法制备的ＺＩＦ⁃８纳米颗粒均匀分布在导管㊁纤维和射线的管腔表面，粒径约为４２０ｎｍ（图１ｂ２），而ＺＩＦ⁃８／木材复合材料的ＸＲＤ图谱进一步证实ＺＩＦ⁃８晶体的成功形成㊂所制得的ＺＩＦ⁃８／木材复合材料具有分级孔隙率，比表面积是原木材的１３０倍，力学性能显著提升（图１ｂ３），此外，该复合材料对ＣＯ２的吸附具有较好的选择性㊂图１㊀ＭＯＦｓ／生物质基木材复合材料的制备工艺及其功能特性［２５－２６］Ｆｉｇ．１㊀ＴｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｏｆＭＯＦｓ／ｂｉｏｍａｓｓ⁃ｂａｓｅｄｗｏｏｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ㊀㊀综上可得，木材具有多尺度分层结构㊁沿生长方向的低弯曲多通道㊁优异的力学性能以及丰富的羟基，为有效负载ＭＯＦｓ纳米颗粒提供了理想的载体㊂可采用直接混合㊁原位生长以及逐层生长等制备方法构筑出不同结构的ＭＯＦｓ／生物质木材复合材料，通过对合成工艺以及所选ＭＯＦｓ和木材种类的改变，实现对复合材料微观结构的精确调整㊂这种层次结构的多孔材料对于处理大分子和纳米材料的应用具有很高的相关性㊂具有高比表面积的ＭＯＦｓ纳米颗粒均匀分布在木材内腔中，提高了ＭＯＦｓ的充分利用率；其次，木材基质中细长不规则的多通道有助于ＭＯＦｓ纳米颗粒与有机污染物充分接触，将可获得吸附性能突出㊁力学性能优异的新型功能复合材料㊂１．２㊀ＭＯＦｓ／生物质基气凝胶复合材料近年来，ＭＯＦｓ在生物质纳米纤维素气凝胶上的沉积显示出作为吸附剂的巨大应用前景㊂Ｌｅｉ等［２７］研究表明，通过原位成核法将ＵｉＯ⁃６６包埋到纳米纤维素气凝胶中，ＭＯＦｓ的孔不会被堵塞，复合气凝胶经过简单的机械挤压后仍可复原㊂然而，现有的工艺方法复杂，如需化学改性㊁额外的交联剂等，这不可避免地导致界面相互作用差和生产成本高等问题［２８－２９］㊂基于此，Ｗａｎｇ等［２８］通过自交联相互作用将ＵｉＯ⁃６６纳米粒子（ＭＯＦｓ）整合到纤维素网络中，而不需要化学黏合剂和表面修饰，成功构建具有分层孔隙率的轻质柔性ＵｉＯ⁃６６／纳米５２林业工程学报第６卷纤维气凝胶（ＮＣ）复合材料㊂负载ＵｉＯ⁃６６后，ＭＯＦｓ／ＮＣ表现出更致密的多孔结构㊂由此可见，ＵｉＯ⁃６６与纤维素的交联降低纤维素链的柔韧性，压缩纤维之间的孔隙㊂在均相凝胶中，ＵｉＯ⁃６６上的含氧基团通过氢键与纤维素中的羟基发生物理交联，这种相互作用有望最大限度地减少ＵｉＯ⁃６６在吸附应用过程中的浸出㊂此外，由于纤维素与ＵｉＯ⁃６６之间的键合，使得ＵｉＯ⁃６６颗粒紧密附着在纤维素基质上，并均匀分布在孔壁上㊂ＸＲＤ分析结果表明，纤维素⁃Ⅰ结晶峰出现在１４．６ʎ㊁１６．２ʎ和２２．５ʎ处，意味着机械原纤化过程对纤维素晶体类型有着细微的影响，具有分级孔隙率的气凝胶有良好的可重复使用性，有望作为水污染物的多功能吸附剂㊂同样，Ｚｈｏｕ等［３０］将纳米纤维素（ＣＮＦ）与连续的ＭＯＦｓ纳米层包覆和交联，通过逐步组装的方法构筑ＣＮＦ＠ＭＯＦｓ杂化气凝胶复合材料（图２ａ１）㊂从微观结构看，孔径约为１０μｍ的互连蜂窝状网络构成气凝胶的骨架，网络的壁是由纳米纤维缠绕和编织而成的（图２ａ２ａ３）㊂高分辨率ＳＥＭ图像显示了纳米纤维之间的焊接接头，表明在气凝胶中形成了交联结构（图２ａ４）㊂交联使气凝胶具有较高的机械强度和超弹性，最大可恢复应变达８０％，且该轻质气凝胶具有蜂窝状网络结构和分级孔隙率，使得气凝胶具有相对较低的导热系数（图２ａ５ａ６）㊂该研究为基于ＭＯＦｓ和纳米纤维素的隔热㊁超弹性阻燃纳米复合材料的设计提供了一条途径㊂图２㊀ＭＯＦｓ／生物质基气凝胶复合材料的制备工艺及其功能特性［２８，３０－３１］Ｆｉｇ．２㊀ＴｈｅｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｆｅａｔｕｒｅｓｏｆＭＯＦｓ／ｂｉｏｍａｓｓ⁃ｂａｓｅｄａｅｒｏｇｅｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ㊀㊀木材气凝胶与传统自上而下制备的纤维素气凝胶相比，具有更高的孔隙率㊂先前的研究证明纳米纤维素具有作为一系列客体材料的载体和稳定剂的潜力㊂将一维纳米颗粒与大比表面积的ＭＯＦｓ结合已被证明是从低维材料中创造多维材料的一种好方法㊂Ｘｕ等［３１］尝试采用湿化学法原位合成Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７＠ＷＡ木材气凝胶⁃金属有机骨架复合材料，首先将木材用ＮａＯＨ／Ｎａ２ＳＯ３混合溶液和Ｈ２Ｏ２溶液处理，使木材中的半纤维素和木质素得到较大程度的脱除形成具有良好结构稳定性的气凝胶叠层结构㊂随后，通过原位锚定嵌入含磁性Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子的ＺＩＦ⁃６７ＭＯＦｓ，构筑高压缩㊁低密度的Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７＠ＷＡ多孔层状木材气凝胶复合材料（图２ｂ１）㊂在木材气凝胶叠层结构中，大量尺寸为３．５μｍＦｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７＠ＷＡ复合颗粒较好地锚定在其表面（图２ｂ２ｂ３），ＴＥＭ结果显示，Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子均匀地镶嵌在ＺＩＦ⁃６７骨架中（图２ｂ４），表明嵌入Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子的ＺＩＦ⁃６７十二面体成功地原位锚定在叠层状木材气凝胶中㊂该新型Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７＠ＷＡ木材气凝胶⁃金属有机骨６２㊀第６期朱刚，等：金属⁃有机骨架在生物质及其衍生化学品中的应用架复合材料结合了木材气凝胶和磁性Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７金属有机骨架材料的优点，具有优异的压缩回弹性和高效的微波吸收特性（图２ｂ５ｂ６），所制备的Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７＠ＷＡ有可能用作抗电磁辐射的轻质屏蔽材料，尤其适用于智能建筑和小型化器件㊂综上可得，利用生物质基气凝胶具备连续三维纳米孔网络结构㊁密度低㊁孔隙率高和比表面积大等独特的结构特征，可采用原位合成或者自交联的方法制备具有分级孔隙和高ＭＯＦｓ负载量的ＭＯＦｓ／生物质基复合气凝胶，ＭＯＦｓ在生物质基气凝胶中的均匀分散源于纤维素与ＭＯＦｓ之间的基团连接，且纤维阻碍了ＭＯＦｓ的聚集，具有良好的相容性㊂一些ＭＯＦｓ颗粒被纤维素包裹并嵌入气凝胶通道中，形成分层孔隙㊂该复合气凝胶不仅具有优异的力学性能，而且在气体吸附㊁水处理㊁阻燃㊁隔热㊁电磁屏蔽和催化等前沿领域应用广泛㊂图３㊀ＭＯＦｓ／生物质棉衍生的柔性碳材料的微观结构及制备工艺［４０－４１］Ｆｉｇ．３㊀ＴｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｃａｒｂｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍＭＯＦｓ／ｂｉｏｍａｓｓｃｏｔｔｏｎｓ１．３㊀ＭＯＦｓ／生物质棉衍生的柔性碳材料柔性碳结构由于其丰富㊁高孔隙率和良好的导电性，在电化学装置方面引起了极大的研究兴趣㊂目前，柔性碳材料开始尝试通过碳化废弃生物质来制备柔性碳结构［３２－３４］，这一策略具有成本低㊁环境友好㊁使用方便等特点，但大多数生物质源碳材料缺乏足够的性能来满足日益增长的需求㊂ＭＯＦｓ被认为是原子分布均匀的纳米多孔碳材料的理想前驱体，此外，通过调整ＭＯＦｓ的形态和结构可以产生具有特殊性质的新型碳结构［３５－３８］㊂例如，ＺＩＦ⁃８＠ＺＩＦ⁃６７成功转化为具有优异超级电容性能的选择性功能化核壳碳异质结构［３９］㊂双金属Ｚｎ⁃ＣｏＭＯＦｓ被转移到具有高效电催化活性的Ｃｏ⁃Ｎ⁃Ｃ催化剂中用于氧还原㊂除了上述努力外，基于ＭＯＦｓ和生物质棉衍生的柔性碳材料的制备也越来越受到人们的关注㊂Ｌｉ等［４０］将活化后的生物质棉浸泡在ＦｅＣｌ３㊃６Ｈ２Ｏ㊁对苯二甲酸以及Ｎ，Ｎ⁃二甲基甲酰胺混合溶液中并经超声处理后１４０ħ微波加热㊁洗涤㊁干燥，制备出Ｆｅ⁃ＭＯＦｓ／生物质棉复合材料，最后在氩气条件下热处理构建Ｆｅ＠ＮＰＣ＠ＣＦ异质结构（图３ａ１）㊂由于加热时间较长，Ｆｅ⁃ＭＯＦｓ衍生的纳米颗粒（ＮＰＣｓ）分布在碳纤维（ＣＦ）周围，并伴有一定程度的坍塌，且有些ＮＰＣｓ呈八面体形状（图３ａ２ａ４），可以观察到纳米粒子从Ｆｅ⁃ＭＯＦｓ中析出并分散在碳基体中，表明已成功制备Ｆｅ＠ＮＰＣ＠ＣＦ复合异质材料㊂该复合材料结合了７２林业工程学报第６卷纳米铁颗粒㊁纳米多孔碳和碳纤维之间的协同作用，从而大大提升了电磁波的吸收性能（图３ａ５ａ６）㊂该工作不仅为生物质作为绿色㊁低成本㊁可再生的高效能碳基吸波材料的发展铺平了道路，也为吸波复合材料的设计和制备提供了良好的思路㊂Ｚｈａｏ等［４１］则试图在废弃生物质化妆棉上逐层生长多功能ＺＩＦ⁃８＠ＺＩＦ⁃６７核壳结构ＭＯＦｓ后８００ħ退火处理，成功构建具有超高电容性能的柔性掺氮碳异质结构，开发出简便制备异质纤维增强复合材料的方法（图３ｂ１）㊂在沉积多功能ＭＯＦｓ结构后，所获得的ＭＯＦｓ衍生柔性碳结构保持了其纤维结构（图３ｂ２），但表现出粗糙且多孔的表面，纤维直径约为５１０ｎｍ（图３ｂ３）㊂此外，由于Ｃｏ催化碳使之石墨化，在柔性掺氮碳异质结构中形成了典型的石墨微结构（图３ｂ４）㊂由于ＭＯＦｓ异质结构和生物质化妆棉的结构优势，所制备的柔性掺氮碳异质结构继承了ＺＩＦ⁃８热解产生的丰富微孔㊁ＺＩＦ⁃６７热解产生的丰富中孔和石墨微结构以及生物质化妆棉热解产生的优异机械柔韧性，且基于异质ｆＮＣｓ的柔性超级电容器具有较高的能量密度和功率密度（图３ｂ５ｂ６），这赋予了它们作为柔性超级电容器的良好潜力㊂２㊀ＭＯＦｓ／生物质基复合材料的应用２．１㊀电磁屏蔽日益严重的电磁污染对生物系统㊁信息安全和电磁兼容性构成潜在威胁［４２－４５］，因此，探寻性能优异的电磁微波吸收材料是解决电磁干扰的重要途径［４６］㊂传统的吸波材料普遍存在吸收带单一㊁密度高和吸收率低等问题，而合适的材料组成和合理的材料结构是影响电磁波吸收性能的关键因素，但要同时控制材料成分和微观结构以达到优异的电磁波吸收性能仍存在一定的困难㊂为解决这些难题，将一维Ｆｅ３Ｏ４纳米颗粒组装成三维层次结构有助于提高其吸收能力㊂最近，相关研究将一维纳米颗粒与具有大比表面积的金属有机骨架（ＭＯＦｓ）结合，已被证明是从低维材料中创造多维材料的一种好方法［４７－４９］㊂Ｘｕ等［３１］报道了将Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７负载在木材气凝胶上成功制备叠层状Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７＠ＷＡ高效微波吸收复合材料，该复合材料结合了木材气凝胶和磁性Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７金属有机骨架材料的优点，具有优异的压缩回弹性和高效的微波吸收性能㊂在１．５ｍｍ的低厚度下微波反射损失（ＲＬ）值高达－２３．４ｄＢ，且吸收带宽约４．５ＧＨｚ，远高于纯木材气凝胶的ＲＬ值（仅为－３ｄＢ）㊂此外，其电磁屏蔽效能也远高于典型金属的电磁屏蔽效能（图２ｂ６）㊂虽然随着Ｆｅ３Ｏ４纳米颗粒在ＺＩＦ⁃６７多维结构骨架内含量的增加可大大减少电磁波的有效传播空间和吸收位置，但只有吸波材料在阻抗匹配和电磁波衰减性能都良好的情况下才能发挥良好的性能㊂含有适量Ｆｅ３Ｏ４／ＺＩＦ⁃６７功能粒子的复合材料，将会提供多个水平传输空间和有效的电磁波反射吸收点，从而赋予木材气凝胶优越的微波吸收能力㊂Ｌｉ等［４０］通过原位合成和热分解工艺成功地制备了Ｆｅ⁃ＭＯＦｓ／生物质棉衍生的Ｆｅ＠ＮＰＣ＠ＣＦ新型复合材料，纳米铁颗粒㊁纳米多孔碳和碳纤维之间的协同作用大大提高了电磁波的吸收性能㊂在填充料为２５％㊁匹配厚度为２．５ｍｍ时，Ｆｅ＠ＮＰＣ＠ＣＦ复合材料在微波反射损耗（ＲＬ）为－４６．２ｄＢ，吸收带宽为５．２ＧＨｚ（ＲＬ小于－１０ｄＢ）（图３ａ５），且样品Ｓ５５０具有更大的接近于零的面积，使其获得了更好的阻抗匹配（图３ａ６）㊂Ｓ５５０的衰减在２１８ＧＨｚ的频率范围内非常低㊂此外，衰减常数计算表明，样品Ｓ５５０复合材料具有更好的衰减效果㊂该工作不仅为生物质作为绿色㊁低成本㊁可再生的高性能碳基吸收剂的发展铺平了道路，同时也为电磁波吸收器复合材料的设计和制备提供了良好的思路㊂２．２㊀分离吸附ＭＯＦｓ／生物质基复合材料因其比表面积超大㊁孔径及结构可调等特点在气体吸附与分离方面有较大的应用价值㊂水稳定的ＭＯＦｓ目前已用于去除有机污染物，包括染料㊁苯㊁酚㊁盐酸和乙酸等，然而，在实际应用中ＭＯＦｓ颗粒通常以粉末的形式填充在管道中，这会阻碍传质路径并使其难以回收㊂目前，将ＭＯＦｓ支撑在生物质及其衍生物的衬底上使得该问题得到有效的改善［５０］㊂研究人员利用交联醛和酰肼改性纤维素将３种不同的ＭＯＦｓ（ＺＩＦ⁃８㊁ＺＩＦ⁃６７和ＭＩＬ⁃１００）引入气凝胶［５１］，ＭＯＦｓ与纤维素的结合使气凝胶对有机染料具有快速吸附性能，该复合气凝胶对罗丹明Ｂ㊁Ｃｒ（Ⅵ）离子和苯并三氮唑具有良好的去除效果㊂Ｇｕｏ等［２５］则建构三维锆金属⁃有机骨架包裹天然木质膜复合结构，木材管腔表面均匀分布的ＵｉＯ⁃６６ＭＯＦｓ纳米颗粒增加了与有机污染物的接触面积，独特的开放和细长的木质通道有助于污染水的传质，从而极大地提升有机分子去除效率㊂由３片ＵｉＯ⁃６６／木质膜组成的集成多层滤膜在流量为１．０ˑ１０３Ｌ／（ｍ２㊃ｈ）时，对罗丹明６Ｇ和双酚Ａ等有机污染物去除率高达９６％以上，其性能远远优于天然木材㊁纯ＵｉＯ⁃６６８２㊀第６期朱刚，等：金属⁃有机骨架在生物质及其衍生化学品中的应用ＭＯＦｓ粉末状颗粒以及活性炭（图１ａ４）㊂Ｔｕ等［２６］尝试构筑了ＺＩＦ⁃８／木材复合纳米材料，由于ＺＩＦ⁃８分子筛的孔径大小接近ＣＯ２的动力学直径，小于Ｎ２的动力学直径且木材本身具有能够吸附ＣＯ２的羧基；因此，ＺＩＦ⁃８分子筛对ＣＯ２／Ｎ２具有严格的分子筛能力，表现出很好的吸附选择性㊂最重要的是这种复合材料表现出优异的机械性能，压缩强度和极限拉应力的评估结果分别为１００和７４ＭＰａ，超过了最先进的聚合物衍生复合材料的结果㊂目前，有研究报道通过自交联法成功制备具有分层孔隙率的ＵｉＯ⁃６６／纳米纤维素复合气凝胶材料［３６］，相比纯纳米纤维素对甲基橙（ＭＯ）染料的吸附作用较弱的情况，ＵｉＯ⁃６６／纳米纤维素复合气凝胶的吸附效果明显增强，且吸附过程中未发现ＵｉＯ⁃６６的降解和释放㊂ＵｉＯ⁃６６颗粒对亚甲基蓝（ＭＢ）吸附容量为３０．４ｍｇ／ｇ，而ＵｉＯ⁃６６／纳米纤维素复合气凝胶的吸附容量则为５１．８ｍｇ／ｇ，显著优于ＵｉＯ⁃６６㊂这可归因于ＵｉＯ⁃６６颗粒的分层孔隙率和高分散性，易接近性好的孔有利于染料的快速吸附，有利于活性中心与染料分子的接触㊂此外，ＵｉＯ⁃６６颗粒分布均匀，进一步提高了ＭＯＦｓ与污染物的接触效率；所用的ＵｉＯ⁃６６／纳米纤维素复合气凝胶可从溶液中轻松收集，无须复杂的分离程序，避免了二次污染㊂２．３㊀其㊀他除以上两方面的应用外，ＭＯＦｓ／生物质基复合材料在传感和治理荒漠化方面也有少量报道㊂呋喃唑酮（ＮＦＺ）是一种广谱抗生素，但其具有潜在的致畸性和致癌性，可通过食物链被人类摄入［５２］，因此，有必要开发一种灵敏㊁快速㊁方便和高效的呋喃唑酮（ＮＦＺ）分析方法㊂Ｃｈｅｎｇ等［５３］用金属有机骨架（ＭＯＦｓ）中的Ｃｒ２Ｏ３㊁纳米银和核桃壳中的生物质炭对传感器进行修饰，构建ＢＣ／Ｃｒ２Ｏ３／Ａｇ／ＭＩＰ／ＧＣＥ复合材料，该材料改善了电极的有效表面积和电子传递能力，从而增加电流效应，该传感器在５ˑ１０－９１ˑ１０－５ｍｏｌ／Ｌ范围内呈现良好的线性关系，检测下线为３ˑ１０－９ｍｏｌ／Ｌ㊂该传感器具有较高的灵敏度㊁选择性㊁重现性和稳定性，为生物液中呋喃唑酮（ＮＦＺ）的测定提供了可靠的方法㊂Ｌｉ等［５４］则报道利用金属有机骨架（ＭＯＦｓ）和羧甲基纤维素（ＣＭＣ）构筑网络结构纳米复合材料（ＭＣ），羧甲基纤维素是一种环保㊁可生物降解的亲水性聚合物，具有大量的羧基和羟基，黏度高，保水性好㊂此外，具有多孔网络结构的羧甲基纤维素可作为多孔膜的理想载体㊂因此，由于多金属硫化物和羧甲基纤维素的协同作用，羧甲基纤维素对水和营养物可能具有高保留能力，有利于生物污垢的形成，从而固定沙子㊂综上可知，ＭＯＦｓ／生物质基复合材料在分离吸附㊁电磁屏蔽㊁传感和和荒漠化治理等领域逐渐被推广应用㊂尤其是在分离吸附方面，生物质基复合材料以其超大的比表面积和孔径㊁结构可调等特点，增加了有机污染物与ＭＯＦｓ纳米颗粒之间的接触几率，从而导致对有机污染物的有效吸附㊂此外，ＭＯＦｓ颗粒通常以粉末的形式填充在管道中，堵塞传质途径，使其难以回收，而生物质基负载ＭＯＦｓ构筑复合材料很好地解决了其难以回收的问题㊂在吸收电磁波方面，传统的吸波材料普遍存在吸收带单一㊁密度高和吸收率低，而气凝胶基ＭＯＦｓ复合材料密度低㊁孔隙率高㊁回弹性好，负载到气凝胶上的功能性ＭＯＦｓ会引起多重磁滞损耗，导致反射波和透射波迅速下降，从而具有优异的压缩回弹性和微波吸收性能㊂３㊀ＭＯＦｓ在生物质衍生化学品催化转化中的应用㊀㊀在ＭＯＦｓ的应用研究中，催化是较为广泛的应用领域之一，大量研究也逐渐致力于解决生物质平台分子高效催化转化过程中面临的关键问题㊂目前，工业上从生物质转化用催化剂的循环重复使用性和产品分离方面考虑，多相催化剂显然更受青睐，ＭＯＦｓ在多相催化方面已展示出突出的优势㊂基于此，接下来笔者将重点综述ＭＯＦｓ材料在生物质衍生化学品催化转化中酯化反应㊁加氢反应和生物柴油等方面的应用研究进展㊂３．１㊀酯化反应乳酸甲酯是生物质及其衍生糖类催化转化获得的一种很有前途的化工产品，其工业生产主要依赖于乳酸和甲醇的酯化反应［５５］，非均相催化剂已被证明能够有效生成乳酸甲酯，然而，催化剂的回收往往比较困难且不令人满意［５６－５８］㊂相比而言，ＭＯＦｓ具有热稳定性高㊁金属含量高㊁结构有序㊁化学功能可调㊁孔隙率高的特点，对提高和稳定乳酸甲酯的生产具有重要作用㊂Ｌｕ等［５９］在室温下构建４种Ｍ⁃ＭＯＦ⁃７４（Ｍ为Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｚｎ）复合催化剂材料，氮气吸附等温线显示，在相对压力Ｐ／Ｐ０＜０．０２时，除Ｚｎ⁃ＭＯＦ⁃７４外，其余样品均存在微孔［６０］，尤其是Ｍｇ⁃ＭＯＦ⁃７４其比表面积为５６１．５ｍ２／ｇ，孔容为１．１ｃｍ３／ｇ㊂其中，Ｍｇ⁃ＭＯＦ⁃７４乳酸甲酯产率为２７％，明显高于其他３种ＭＯＦｓ（图４ａ１）㊂９２。