细菌纤维素气凝胶负载金属有机框架材料纤维膜的制备文献综述

 2021-10-24 15:42:16

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1.1金属有机框架化合物1.1.1MOF材料的概述金属有机框架化合物(Metal-organic frameworks,MOFs)或者(Metal-organic materials,MOMs)是通过作为结点的金属例子或者金属团簇(Secondary building units,SBUs)与有机分子/无机阴离子作为配体通过配体作用形成的周期性框架结构[1]。

与单纯的无机多孔材料例如铝硅盐沸石相比,MOFs具有可调孔的结构[2]、极高的表面积[3]和孔表面的多功能性[4]等优异的性质,因此,MOF材料成为热点与前沿的纳米领域研究。

近些年来大部分研究仍然致力于新型MOF结构的合成和新性能的探索同时[5],MOFs体系的宏观结构或物理形貌,即晶体尺寸、晶体聚集物的形态和形状,也开始引起研究人员的日益关注[6~8]。

1.1.2MOFs的制备MOFs制备方法,(1)原位生长:溶剂热反应是指将有机配体和金属盐溶解在有机溶剂中,在一定温度和压力下进行反应,使溶液析出晶核生成单晶(2)微波法:有机配体与金属盐溶解在一定的有机溶剂中,放在微波炉中通过微波的震荡效应合成金属骨架材料(3)常规溶液法:按照一定比例将金属盐和有机配体在易挥发的有机溶液或者水溶液(或者混合溶液),根据溶剂挥发性适当加热(4)扩散法:扩散作用包括在液层扩散和凝胶扩散;凝胶扩散是指先将有机配体置入在某种凝胶中,凝胶上面放置金属盐溶液,两种组分在接触面上通过扩散生成金属有机骨架配合物晶体材料。

然而由于MOF粉末材料本身的脆弱性,难以控制形成便于实际使用的宏观形态,因此制备单纯的MOF膜是十分具有挑战性的。

1.1.3MOFs使用过程中的应用和缺陷MOFs材料主要应用与气体的储存和分离[9],多相催化[10],药物运输[11],酶的负载[12]。

到目前为止MOF膜的制备主要依赖将孔材料和无孔基底复合[13]。

此外颗粒状的MOF材料还有不便于回收的缺点,会造成浪费,因此在当前阶段发展一种具有普适性的便于多次使用的自支撑多孔MOF膜是十分必要的。

1.2气凝胶气凝胶是在水凝胶的基础上通过一定的方法(如冷冻干燥法、超临界CO2干燥等)让空气充分代替水凝胶中液体溶剂,且凝胶材料的三维空间网络结构基本保持不变[14-15],所制得的多孔材料即为气凝胶。

1.2.1纤维素气凝胶纤维素气凝胶作为新生的第三代气凝胶,兼具了传统的硅气凝胶和聚合物基气凝胶的高孔隙率、高比表面积、低声速等优良性质,同时融入了原材料自身的优异性能,如:生物相容性、可降解性和亲水性等,因此在生物医药、吸附剂、催化剂等领域具有广阔的应用前景。

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