共轭聚合物敏化的金属有机框架复合膜用于可见光降解挥发性有机物研究

Volatile organic compounds (VOCs) are the major source of air pollution and how to realize the high efficient degradation of VOCs has become an urgent problem to be solved. This proposal is dedicated to integrate photoactive metal-organic frameworks (MOFs) with conjugated polymer (CP) in a controlled way, and fabricate the composite films on substrates for high efficient visible-light-driven degradation of VOCs like formaldehyde, acetone, isopropanol and butane. Due to the advantages of MOFs such as tailored pore environment and high surface areas, the selective preconcentration of VOCs and efficient utilization of active sites will be realized. The photodegradation of VOCs under visible light can be realized owing to the significant photosensitization of conjugated polymer，and the catalytic synergy effect and electron transfer mechanism will be investigated. On this basis, for practical application, we propose to construct the MOFs-based composite films to achieve good exploitation rate of light, good processability and non-dust pollution.

挥发性有机化合物(VOCs)作为空气污染的主要源头，如何实现其高效降解已成为迫在眉睫需要解决的问题。本项目拟对光催化活性金属有机框架材料(MOFs)与共轭聚合物（CP）进行可控复合并在基底上构筑成膜，用于可见光下降解甲醛、丙酮、异丙醇、丁烷等常见VOCs的研究。申请人拟利用MOFs材料比表面积大、孔径及孔内化学环境易调控等优势实现对VOCs的选择性吸附与预富集，并充分暴露光催化活性位点，实现活性位点的高效利用；利用共轭聚合物的光敏化作用，实现复合材料在可见光波段对VOCs催化降解，并探索光催化协同效应以及电子转移机理；在此基础上，将复合物在基底上构筑成膜，发挥膜材料光利用效率高、加工性能好、无粉尘污染等优势，形成实用意义上的突破。

金属-有机骨架材料（metal-organic frameworks，MOFs），作为一种新型功能结晶多孔材料，因具有比表面积大、孔径可调、配位不饱和金属活性中心均匀分布、结构多样以及可裁剪等重要优势，在有害气体吸附和光催化催化降解等领域表现出了非常重要的应用前景。本项目首先研究了NH2-MIL-125、NH2-UIO-66、ZIF-8等光活性MOF与传统半导体光催化剂TiO2以及聚多巴胺以及无纺布等聚合物复合成膜的工艺，并探索了上述制备的MOF基复合膜对对甲醛气体的光催化降解性能以及对空气中有害微生物等其他污染物的催化降解或灭活能力、机制及实际应用前景。通过NH2-MIL-125与介孔二氧化钛膜的可控复合，实现了在模拟太阳光照条件下对ppm级甲醛的高效降解；另外，研究发现ZIF-8在模拟太阳光照射下可以产生超氧阴离子以及过氧化氢等活性氧自由基，由ZIF-8制备的MOF过滤膜（MOFilter），具有拦截空气中PM以及光催化杀灭微生物的双重功能，在室内空气综合净化以及个人防护方面展现出了广阔的应用前景。