1.4基于MOF结构的应用

通过有趣的结构多样性，MOF材料可以应用于许多重要领域。一些特殊性质可以通过适当改变MOF材料的结构来实现。MOF材料中含有无机和有机组成部分，有序排列使得其用于许多有趣的应用。这使许多方面的应用变得可能，如磁性、催化、发光等，这取决于在MOF中的金属原子排列。MOF作为新的晶体材料，其金属不饱和位点、高的比表面积、丰富的拓扑调节性和结构可被调节的属性，使MOF材料在气体储存、分离、纯化等方面的应用具有潜在的可能。MOF材料有机、无机两部分的前驱体所具有独特的电、磁、光、催化特性被带入到组装后的MOF材料当中，通过特定的合成方法产生各种需要的结构，使其成为多功能的材料。本节描述的MOF在吸附、荧光、磁性等方面的可能应用。

1.4.1MOF用于去除水污染物

过去的二十年里，金属有机骨架（MOF）已经成为一类非常有前途的多孔材料，关于MOF合成和应用的文献也日渐增多。MOF材料的美在于其可调纹理和化学性质。高表面积、可调孔径、各种功能性的并入使它们在气体吸附和分离、催化、能量存储、超级电容器、生物医学等方面都有所应用。近年来，各种MOF复合材料已经受到广泛的关注。

近年来，随着城市的巨大产业化，废水量大幅增加，而新鲜的饮用水出现持续下降。来自不同行业排放的废弃物包括重金属、个人护理产品、药品、除草剂和染料。每年产生的染料量大约是900万吨10万个品种，其中纺织、食品和着色行业比重较大。这些染料对水生生物和去除染料时造成的有害影响是至关重要的，因为他们中的一些甚至致癌。其中亚甲基蓝（MB）已被广泛研究，在废水处理过程，MB是被排入水体的常见染料之一。目前用于去除染料有催化氧化、生物降解和吸附等各种方法。

吸附是用于从水中去除染料的有前景的方法之一。但是，也有从废水中去除染料的各种挑战，例如，吸附剂的吸附能力低，有限的pH操作范围和再生材料。原始和复合吸附剂，例如，活性炭、石墨烯、石墨烯氧化物、中孔碳、粘土、沸石、活性炭、金属氧化物的复合材料和一些已报道了的特定MOF材料，都能吸附除去废水中的MB[11]。然而，由于水介质的MOF材料的不稳定性，吸附容量低，导致使用MOF的废水处理过程（WWTP）非常有限。据报道，污水处理厂使用基于Cr的MOF去除甲基橙（MO）属首次应用MOF[12]。研究显示，与氨基组MOF功能化导致对甲基橙的吸附容量升高到194mg/g。此后，其他一些MOF材料也已经被用于去除染料，但仅限于MIL-53、MIL-100、MIL-101系列。在过去的几年里，当Cu-BTC用于MB的吸附去除时,铜基MOF材料的使用（HKUST-1）引起了人们的注意。

然而，去除MB的能力非常有限。更甚的是，静电相互作用，被报道为在去除MB中由pH影响的主要因素[13]。在另一项研究中，联苯四羧酸（h4tptc）用于苯六羧酸结合（h6tptc）MOF的合成，导致了较高的MB吸附容量[14]。然而，大规模制备连接器的成本又是非常高的。

这有使用铜基MOF材料和UIO-66吸附去除MB的一些研究。UIO-66及HKUST-1是在水介质中稳定的材料，已经被广泛应用于各种有机废物的清除过程[15]。据报道，HKUST-1与氧化石墨的复合物已被用于氨吸附和去除MB。HKUST-1和氢氧化锆复合材料的协同效应（在有毒化学品氨氰，氯和二氧化硫）通过测试。不过，也有双金属铜和锌的MOF材料在污水处理方面研究甚少。二进制MOF原位合成和吸附去除MB的容量，具体而言，选择羧酸基的接头，以加强MOF与双金属结构（Cu和Zr）的功能复合[16]。有意思是，MB上复合的MOF吸附比原始的MOF高得多。本研究中，在污水处理厂协同效应复合MOFs材料的原位合成方面开辟了新的视野。