金属有机骨架功能材料：环境及健康领域应用

　　金属有机骨架（MOFs）材料作为一种新型环境功能材料，不仅具有孔隙率高、孔尺寸可调、易功能化和金属活性位点丰富等基本性质，而且合成简便、价格低廉且具有不饱和金属中心，被广泛应用于环境及健康等领域。《金属有机骨架功能材料：环境及健康领域应用》首先介绍了MOFs基功能材料及其衍生物的分类、制备方法、表征方法及基本性质。在此基础上，对MOFs基功能材料及其衍生物在环境和健康领域的应用进行了全面论述，包括MOFs吸附去除水体中污染物的应用、MOFs光催化去除水体中污染物的应用、MOFs光电催化去除水体中污染物的应用、MOFs活化过硫酸盐去除水体中污染物的应用、MOFs基类芬顿反应去除水体中污染物的应用及MOFs材料在健康领域的应用。

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目录前言第1章 金属有机骨架材料概述 11.1 金属有机骨架材料分类 21.1.1 IRMOF系列材料 31.1.2 HKUST系列材料 31.1.3 MIL系列材料 31.1.4 ZIF系列材料 41.1.5 UiO系列材料 41.1.6 PCN系列材料 41.1.7 CPL系列材料 51.2 金属有机骨架材料制备 51.2.1 水热/溶剂热合成法 51.2.2 微波和超声合成法 61.2.3 离子热和电化学合成法 61.2.4 机械合成法 61.3 MOFs改性与活化方法 71.3.1 官能团修饰 71.3.2 金属掺杂 91.3.3 活化不饱和金属位点 91.4 金属有机骨架材料衍生材料制备 101.4.1 多孔碳材料 111.4.2 金属基化合物 121.4.3 金属/金属化合物和碳复合材料 121.5 小结与展望 13参考文献 14第2章 金属有机骨架材料的性质与表征方法 182.1 金属有机骨架材料的形貌与结构 182.2 金属有机骨架材料的特点 242.3 金属有机骨架材料的表征方法 262.3.1 X射线衍射 262.3.2 傅里叶变换红外光谱 272.3.3 拉曼光谱 292.3.4 X射线光电子能谱 292.3.5 热重分析 302.3.6 Zeta电位 332.4 小结与展望 34参考文献 35第3章 MOFs吸附去除水体中污染物的应用 413.1 改性MOFs材料 423.1.1 金属元素掺杂MOFs材料 423.1.2 官能团修饰MOFs材料 483.1.3 碳化MOFs衍生物 513.2 MOFs复合材料 563.2.1 MOFs/金属网络复合材料 563.2.2 MOFs/木头复合材料 583.2.3 MOFs/气凝胶复合材料 613.2.4 MOFs/聚合物膜复合材料 653.3 单因素条件下对MOFs材料吸附性能的影响研究 683.3.1 溶液pH的影响 693.3.2 溶液温度的影响 703.3.3 共存离子的影响 713.3.4 溶解性有机质的影响 733.4 多因素条件下对MOFs材料吸附性能的影响研究 753.4.1 方法选择与多因素条件选取 753.4.2 MOFs材料吸附结果分析 763.5 MOFs材料吸附去除水体中污染物的机理分析 793.5.1 静电相互作用 803.5.2 氢键 803.5.3 π-π相互作用 813.5.4 酸碱相互作用 823.5.5 疏水相互作用 833.6 MOFs材料稳定性及循环利用性 843.6.1 稳定性评估 843.6.2 循环利用性评估 863.7 小结与展望 87参考文献 88第4章 MOFs光催化去除水体中污染物的应用 994.1 光催化机理 1004.1.1 实验装置 1014.1.2 MOFs能带结构确定 1024.1.3 光致发光 1054.1.4 瞬态光电流响应 1064.1.5 电化学阻抗谱 1064.2 MOFs基光催化剂的构建 1074.2.1 形貌/尺寸调节 1084.2.2 官能团修饰 1104.2.3 金属掺杂 1114.2.4 与半导体材料结合 1134.2.5 染料光敏化 1204.2.6 金属纳米粒子负载 1214.2.7 碳基材料修饰 1224.3 MOFs衍生光催化剂的构建 1244.3.1 多孔碳材料 1254.3.2 金属基化合物 1254.3.3 金属/金属化合物和碳的复合材料 1324.4 基于MOFs的光催化体系对污染物的降解行为 1334.4.1 光-臭氧体系 1334.4.2 光-芬顿体系 1354.4.3 光-过硫酸盐体系 1384.5 小结与展望 142参考文献 142第5章 MOFs光电催化去除水体中污染物的应用 1525.1 光电催化原理 1545.2 MOFs材料在光电催化中的作用 1565.2.1 提高光利用效率 1565.2.2 提升载流子分离效率 1595.2.3 提高电荷注入效率 1605.2.4 优化光电极结构 1615.3 MOFs基光电极的构造策略 1635.3.1 涂覆材料 1645.3.2 生长材料 1675.3.3 基体演化 1695.4 MOFs基光电极对污染物的降解行为 1715.4.1 MIL系列 1725.4.2 ZIF系列 1775.4.3 UiO系列 1815.4.4 PCN系列 1825.5 MOFs基光电极的稳定性、重现性和可重复使用性 1835.5.1 MOFs基光电极的稳定性 1835.5.2 MOFs基光电极的重现性 1855.5.3 MOFs基光电极的可重复使用性 1855.6 小结与展望 186参考文献 188第6章 MOFs活化过硫酸盐去除水体中污染物的应用 2006.1 单体MOFs活化过硫酸盐去除水体中污染物 2016.1.1 MIL系列活化过硫酸盐的应用 2016.1.2 ZIF系列活化过硫酸盐的应用 2036.1.3 双金属基MOFs活化过硫酸盐的应用 2056.2 MOFs复合材料活化过硫酸盐去除水体中污染物 2106.2.1 金属氧化物修饰型MOFs的应用 2106.2.2 非金属材料修饰型MOFs的应用 2126.3 MOFs的衍生材料活化过硫酸盐去除水体中污染物 2176.3.1 MOFs衍生的金属复合物的应用 2176.3.2 MOFs衍生的金属/C纳米复合材料的应用 2246.3.3 MOFs衍生碳材料的应用 2326.4 MOFs材料活化过硫酸盐的机理 2376.4.1 自由基途径 2376.4.2 非自由基途径 2396.5 MOFs基材料在SR-AOPs处理中的稳定性和可重复使用性 2406.6 小结与展望 242参考文献 244第7章 MOFs基类芬顿反应去除水体中污染物的应用 2587.1 MOFs基类芬顿反应去除水体中污染物的反应机理 2597.2 单体MOFs基类芬顿反应去除水体中污染物 2607.2.1 铁基MOFs材料类芬顿反应 2607.2.2 其他单金属基MOFs材料类芬顿反应 2667.2.3 双金属基MOFs材料类芬顿反应 2687.3 改性MOFs基类芬顿反应去除水体中污染物 2707.3.1 金属元素修饰型MOFs基类芬顿反应 2707.3.2 金属氧化物修饰型MOFs基类芬顿反应 2737.3.3 非金属材料修饰型MOFs基类芬顿反应 2757.4 MOFs衍生物基类芬顿反应去除水体中污染物 2787.4.1 MOFs衍生金属氧化物基类芬顿反应 2787.4.2 MOFs衍生金属/C复合物基类芬顿反应 2857.5 MOFs基类芬顿反应的影响因素 2897.5.1 原始pH对MOFs基类芬顿反应的影响 2897.5.2 H2O2对MOFs基类芬顿反应的影响 2907.5.3 其他因素对MOFs基类芬顿反应的影响 2917.6 MOFs基类芬顿催化剂的稳定性和可重复使用性 2927.7 小结与展望 294参考文献 295第8章 MOFs材料在健康领域的应用 3138.1 MOFs材料在肿瘤治疗领域的应用 3148.1.1 MOFs用于肿瘤光疗法 3158.1.2 MOFs用于肿瘤化学动力学疗法 3188.1.3 MOFs用于肿瘤声动力学疗法 3208.1.4 MOFs用于肿瘤治疗药物载体 3228.2 MOFs材料在生物医学成像领域的应用 3238.2.1 MOFs用于荧光成像 3258.2.2 MOFs用于光声成像 3268.2.3 MOFs用于磁共振成像 3278.2.4 MOFs用于计算机断层成像 3288.2.5 MOFs用于正电子发射断层成像 3298.3 MOFs材料在抗菌领域的应用 3308.3.1 MOFs的金属离子/活性位点作为抗菌剂 3328.3.2 MOFs的有机配体作为抗菌剂 3348.3.3 MOFs作为抗菌物质载体 3358.3.4 MOFs光催化抗菌 3378.4 小结与展望 339参考文献 341