工程科学学报.第42卷，第3期：289-301.2020年3月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.3:289-301,March 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.11.05.003;http://cje.ustb.edu.cn MOF材料在水环境污染物去除方面的应用现状及发展 趋势(I) 邹星云，陈明，曹晓强)，王璇，贾荣畅》，黄袆萌，李广)， 颜炳琪，王鹏，李琳，胡术刚，吕宪俊) 1)山东科技大学化学与环境工程学院，青岛2665902)牛津大学工程科学系，英国牛津，OX13PJ3)青岛科技大学山东化工研究院，济 南2500144)清华苏州环境创新研究院，苏州215163 ☒通信作者，E-mail:caoxiaogiang@sdust..edu.cn 摘要金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)是一类有机-无机杂化材料，通常是指金属离子或金属簇与含氮、氧 刚性有机配体通过自组装过程形成的功能性多孔材料.MOF材料具有丰富的可设计的结构类型、可调控的化学功能、低密 度的骨架、超高的比表面积，以及可功能化的永久的孔空间，在气体存储与分离、催化、传感、药物运输与缓释等领域都有广 泛的应用潜力.近年来，MOF及其复合材料已经被应用于多种污染物的去除.本文对近年来MOF材料去除水环境中重金 属、有机物的相关研究进行了总结与评述.本篇是该主题的第一篇，主要针对MOF材料在水体重金属污染物去除方面的研 究进行论述.通过对以往的研究分析可知，MOF材料对常见重金属Pb2、Cu2+、Cd、Co2+、Ag、Cs、S2、Hg四以及TcO:、 S(VD、As(⑩、As(V)均具有高效吸附性能，甚至部分MOF材料的吸附性能远高于传统吸附材料.主要的吸附机理包括：静 电引力、配位/整合作用、离子交换作用、孔道吸附（物理吸附）等.最后，基于以往的研究成果对未来的研究趋势进行了展望 关键词金属有机骨架(MOFs)材料：重金属：去除特性：机理 分类号X-1:X506:0641.4 Review of application of MOF materials for removal of environmental pollutants from water (D) ZOU Xing-yun,CHEN Ming,CAO Xiao-qiang,WANG Xuan,JIA Rong-chang.HUANG Yi-meng.LI Guang.YAN Bing-qi WANG Peng,LI Lin.HU Shu-gang,LU Xian-jun 1)College of Chemical and Environmental Engineering,Shandong University of Science and Technology,Qingdao266590,China 2)Department of Engineering Science,University of Oxford,Oxford OX1 3PJ,UK 3)Chemical Technology Academy of Shandong Province,Qingdao University of Science and Technology,Jinan 250014,China 4)Research Institute for Environmental Innovation(Suzhou),Tsinghua University,Suzhou 215163.China Corresponding author,E-mail:caoxiaoqiang@sdust.edu.cn ABSTRACT Metal-organic frameworks(MOFs)are a class of organic-inorganic hybrid functional materials that are generally formed via the self-assembly of metal ions or metal clusters and rigid organic ligands with nitrogen and oxygen atoms.A wide range of potential applications for MOF materials includes gas storage and separation,catalysis,sensing,and drug transportation and release,which is attributable to their versatile designable structures,modifiable chemical functionality,low-density frameworks,large specific surface 收稿日期：2019-11-05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51674161,51774200)：山东省研究生导师指导能力提高计划资助项目(SDYY18080):山东科技大 学访问学者支持计划：山东科技大学“群星“计划资助项目(QX2018M43):2019煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室开放基金资 助项目：2019国家级大学生创新创业训练计划资助项目(201910424019)MOF 材料在水环境污染物去除方面的应用现状及发展 趋势（I） 邹星云1)，陈    明2)，曹晓强1) 苣，王    璇1)，贾荣畅3)，黄祎萌1)，李    广1)， 颜炳琪4)，王    鹏1)，李    琳1)，胡术刚1)，吕宪俊1) 1) 山东科技大学化学与环境工程学院，青岛 266590    2) 牛津大学工程科学系，英国牛津，OX1 3PJ    3) 青岛科技大学山东化工研究院，济 南 250014    4) 清华苏州环境创新研究院，苏州 215163 苣通信作者，E-mail：caoxiaoqiang@sdust.edu.cn TcO− 4 摘    要    金属有机骨架（Metal-organic frameworks，MOFs）是一类有机‒无机杂化材料，通常是指金属离子或金属簇与含氮、氧 刚性有机配体通过自组装过程形成的功能性多孔材料. MOF 材料具有丰富的可设计的结构类型、可调控的化学功能、低密 度的骨架、超高的比表面积，以及可功能化的永久的孔空间，在气体存储与分离、催化、传感、药物运输与缓释等领域都有广 泛的应用潜力. 近年来，MOF 及其复合材料已经被应用于多种污染物的去除. 本文对近年来 MOF 材料去除水环境中重金 属、有机物的相关研究进行了总结与评述. 本篇是该主题的第一篇，主要针对 MOF 材料在水体重金属污染物去除方面的研 究进行论述. 通过对以往的研究分析可知，MOF 材料对常见重金属 Pb2+、Cu2+、Cd2+、Co2+、Ag+、Cs+、Sr2+、Hg(II) 以及 、 Se(VI)、As(III)、As(V) 均具有高效吸附性能，甚至部分 MOF 材料的吸附性能远高于传统吸附材料. 主要的吸附机理包括：静 电引力、配位/螯合作用、离子交换作用、孔道吸附（物理吸附）等. 最后，基于以往的研究成果对未来的研究趋势进行了展望. 关键词    金属有机骨架（MOFs）材料；重金属；去除特性；机理 分类号    X-1; X506; O641.4 Review of application of MOF materials for removal of environmental pollutants from water (I) ZOU Xing-yun1) ，CHEN Ming2) ，CAO Xiao-qiang1) 苣 ，WANG Xuan1) ，JIA Rong-chang3) ，HUANG Yi-meng1) ，LI Guang1) ，YAN Bing-qi4) ， WANG Peng1) ，LI Lin1) ，HU Shu-gang1) ，LÜ Xian-jun1) 1) College of Chemical and Environmental Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China 2) Department of Engineering Science, University of Oxford, Oxford OX1 3PJ, UK 3) Chemical Technology Academy of Shandong Province, Qingdao University of Science and Technology, Jinan 250014, China 4) Research Institute for Environmental Innovation (Suzhou), Tsinghua University, Suzhou 215163, China 苣 Corresponding author, E-mail: caoxiaoqiang@sdust.edu.cn ABSTRACT    Metal-organic frameworks (MOFs) are a class of organic–inorganic hybrid functional materials that are generally formed via the self-assembly of metal ions or metal clusters and rigid organic ligands with nitrogen and oxygen atoms. A wide range of potential applications  for  MOF  materials  includes  gas  storage  and  separation,  catalysis,  sensing,  and  drug  transportation  and  release,  which  is attributable  to  their  versatile  designable  structures,  modifiable  chemical  functionality,  low-density  frameworks,  large  specific  surface 收稿日期: 2019−11−05 基金项目: 国家自然科学基金资助项目 (51674161，51774200)；山东省研究生导师指导能力提高计划资助项目（SDYY18080）；山东科技大 学访问学者支持计划；山东科技大学“群星”计划资助项目（QX2018M43）；2019 煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室开放基金资 助项目；2019 国家级大学生创新创业训练计划资助项目 (201910424019) 工程科学学报，第 42 卷，第 3 期：289−301，2020 年 3 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 3: 289−301, March 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.11.05.003; http://cje.ustb.edu.cn