目錄
第1章 金屬有機(jī)框架材料 1
1.1 MOFs材料發(fā)展歷史 1
1.2 MOFs的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 6
1.3 MOFs的設(shè)計(jì)與合成 7
1.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素 7
1.3.2 常見的金屬節(jié)點(diǎn) 15
1.4 MOFs的合成方法 23
1.4.1 水熱/溶劑熱法 23
1.4.2 擴(kuò)散法 23
1.4.3 微波輔助法 23
1.4.4 超聲法 24
1.4.5 機(jī)械攪拌法 24
1.4.6 電化學(xué)合成法 25
1.5 幾種常見MOFs的合成方法及影響因素 25
1.5.1 MOF-5 25
1.5.2 MOF-177 27
1.5.3 MOF-74 29
1.5.4 HKUST-1 31
1.5.5 UiO-66 32
1.5.6 MOF-808 34
1.5.7 MIL-53 35
1.5.8 MIL-88 37
1.5.9 MIL-100 39
1.5.10 MIL-101 40
1.5.11 ZIFs系列(ZIF-8和ZIF-67) 42
1.6 MOFs在不同領(lǐng)域的應(yīng)用 48
1.6.1 MOFs在傳感器中的應(yīng)用 48
1.6.2 MOFs在催化中的應(yīng)用 51
1.6.3 MOFs在壓電/鐵電中的應(yīng)用 53
1.6.4 MOFs在藥物傳輸和靶向治療領(lǐng)域的應(yīng)用 55
參考文獻(xiàn) 58
第2章 MOFs材料在能源氣體存儲與分離中的應(yīng)用 73
2.1 引言 73
2.2 MOFs材料在能源氣體存儲中的應(yīng)用 75
2.2.1 儲氫 75
2.2.2 儲甲烷 82
2.3 MOFs材料在能源氣體分離中的應(yīng)用 87
2.3.1 MOFs材料對輕烴氣體的分離機(jī)理 87
2.3.2 C2s碳?xì)浠�合�?甲烷的吸附分離 88
2.3.3 乙炔/乙烯的吸附分離 91
2.3.4 烯烴/烷烴的吸附分離 92
2.4 COFs和HOFs材料在能源氣體存儲與分離中的應(yīng)用概述 96
參考文獻(xiàn) 98
第3章 MOFs及其衍生物在光催化水分解和CO2還原方面的應(yīng)用 104
3.1 MOFs及其衍生物在光催化水分解方面的應(yīng)用 104
3.1.1 光催化水分解的基本原理 104
3.1.2 MOFs材料光催化水分解的基本原理 106
3.1.3 MOFs材料的改性策略 106
3.2 MOFs及其衍生物在光催化CO2還原方面的應(yīng)用 122
3.2.1 引言 122
3.2.2 光催化CO2還原機(jī)理 123
3.2.3 MOFs材料應(yīng)用于光催化CO2還原 124
3.2.4 MOFs衍生物應(yīng)用于光催化CO2還原 136
3.2.5 小結(jié) 142
參考文獻(xiàn) 142
第4章 MOFs及其衍生物在電催化方面的應(yīng)用 151
4.1 電催化技術(shù)的介紹 151
4.1.1 電解水技術(shù)的發(fā)展歷程 151
4.1.2 電解水基本原理 151
4.1.3 氧還原反應(yīng)機(jī)理 154
4.1.4 二氧化碳還原反應(yīng)機(jī)理 155
4.1.5 氮還原反應(yīng)機(jī)理 157
4.1.6 催化劑的設(shè)計(jì)原則 158
4.1.7 評估電催化活性的評價指標(biāo) 159
4.2 MOFs及其衍生物作電催化劑的簡介 162
4.2.1 原始MOFs材料作電催化劑的發(fā)展 162
4.2.2 MOFs衍生物作電催化劑的優(yōu)勢 163
4.3 MOFs衍生物在HER方面的研究進(jìn)展 164
4.3.1 MOFs衍生的磷化物用于HER 164
4.3.2 MOFs衍生的碳(氮)化物用于HER 165
4.3.3 MOFs衍生的貴金屬/過渡金屬材料用于HER 167
4.4 MOFs衍生物在OER方面的應(yīng)用 168
4.4.1 MOFs衍生的氧(氫氧)化物用于OER 168
4.4.2 MOFs衍生的磷化物用于OER 171
4.5 MOFs衍生物在ORR方面的應(yīng)用 172
4.6 MOFs及其衍生物在多功能催化劑方面的應(yīng)用 175
4.6.1 MOFs及其衍生物用于HER/OER 175
4.6.2 MOFs及其衍生物用于OER/ORR 176
4.6.3 MOFs及其衍生物用于ORR/OER/ORR 178
4.7 MOFs及其衍生物在二氧化碳還原方面的應(yīng)用 178
4.7.1 MOFs材料用于CO2RR 179
4.7.2 MOFs衍生碳材料用于CO2RR 197
4.7.3 MOFs衍生單原子材料用于CO2RR 200
4.7.4 MOFs衍生金屬/金屬化合物用于CO2RR 213
4.8 MOFs及其衍生物在氮還原方面的應(yīng)用 222
4.8.1 MOFs材料用于NRR 223
4.8.2 MOFs復(fù)合材料用于NRR 225
4.8.3 MOFs衍生碳材料用于NRR 227
4.8.4 MOFs衍生單原子材料用于NRR制氨 228
4.8.5 MOFs衍生金屬/金屬化合物用于NRR 231
4.9 MOFs及其衍生物用于其他電催化反應(yīng) 236
4.9.1 MOFs及其衍生物用于硝酸還原制氨 236
4.9.2 MOFs用于電合成尿素 240
4.9.3 MOFs衍生物用于氫氧化反應(yīng) 241
4.9.4 MOFs衍生物用于有機(jī)物氧化反應(yīng) 243
4.10 總結(jié) 248
參考文獻(xiàn) 250
第5章 MOFs材料在超級電容器領(lǐng)域的應(yīng)用 262
5.1 引言 262
5.2 MOFs及其復(fù)合材料用于超級電容器電極 264
5.3 MOFs衍生碳材料用于超級電容器電極 268
5.4 MOFs衍生過渡金屬基納米材料用于超級電容器電極 273
5.4.1 過渡金屬(氫)氧化物 273
5.4.2 過渡金屬硫化物 277
5.4.3 過渡金屬磷化物 280
5.4.4 過渡金屬氧酸鹽化合物 283
5.4.5 過渡金屬氮化物和硼化物 286
參考文獻(xiàn) 288
第6章 MOFs材料在電池中的應(yīng)用 292
6.1 金屬離子電池 292
6.1.1 鋰離子電池 292
6.1.2 鈉離子電池 303
6.1.3 其他離子電池 309
6.2 金屬-空氣電池 320
6.2.1 鋰-氧氣電池 320
6.2.2 鋅-空氣電池 331
6.2.3 MOFs衍生材料在鈉/鎂/鋁-空氣電池中的應(yīng)用 345
6.3 鋰-硫電池 349
6.3.1 鋰-硫電池簡介 349
6.3.2 鋰-硫電池組成 350
6.3.3 鋰-硫電池小結(jié) 357
6.4 固態(tài)電解質(zhì) 357
6.4.1 原始MOFs基固態(tài)電解質(zhì) 358
6.4.2 MOFs基聚合物固態(tài)電解質(zhì) 361
6.4.3 離子液體@MOFs基固態(tài)電解質(zhì) 363
6.4.4 固態(tài)電解質(zhì)小結(jié) 365
6.5 鋰負(fù)極保護(hù) 365
6.5.1 集流體涂層改性 366
6.5.2 構(gòu)建三維鋰負(fù)極 367
6.5.3 鋰負(fù)極保護(hù)小結(jié) 370
參考文獻(xiàn) 370
第7章 MOFs材料在大氣污染控制中的應(yīng)用 383
7.1 引言 383
7.2 MOFs材料用于含硫氣體的脫除 384
7.2.1 H2S 385
7.2.2 SO2 388
7.3 MOFs材料用于含氮?dú)怏w的脫除 390
7.3.1 NOx 391
7.3.2 NH3 398
7.4 MOFs材料用于揮發(fā)性有機(jī)物氣體的脫除 399
7.4.1 VOCs的吸附 399
7.4.2 VOCs的催化燃燒 401
7.5 MOFs材料用于其他污染氣體的脫除 403
7.5.1 CO 403
7.5.2 Hg0 406
7.6 展望 408
參考文獻(xiàn) 409
第8章 MOFs及其衍生物在水處理中的應(yīng)用 416
8.1 引言 416
8.2 適用于水處理的MOFs材料 419
8.3 MOFs及其衍生材料在水處理中的應(yīng)用 420
8.3.1 吸附技術(shù) 420
8.3.2 高級氧化技術(shù) 425
8.3.3 膜處理技術(shù) 431
8.4 MOFs及其衍生材料在水處理應(yīng)用中的毒性與緩解 437
8.5 MOFs材料應(yīng)用于水處理的挑戰(zhàn)和前景 438
參考文獻(xiàn) 439
第9章 MOFs及其衍生物在海水資源提取中的應(yīng)用 445
9.1 引言 445
9.2 MOFs在海水提鈾中的應(yīng)用 446
9.2.1 ZIFs系列 447
9.2.2 MILs系列 453
9.2.3 UiOs系列 457
9.3 MOFs在海水提鋰中的應(yīng)用 465
9.3.1 多晶MOFs膜 466
9.3.2 MOFs混合基質(zhì)膜 468
9.3.3 MOFs通道膜 469
9.4 展望 471
參考文獻(xiàn) 472