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基于金属有机框架和热塑性聚酰胺12的混合基质膜选择性激光烧结3D打印技术在水处理中的应用

DOI：10.1021/acsami.9b11840 期刊：ACS Applied Materials & Interfaces 出版年份：2019 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 基于金属有机框架（MOF）的宏观材料制备被视为实现粉末状MOF晶体实际应用的有效策略。本研究采用先进的三维（3D）粉末打印技术——选择性激光烧结（SLS），以热塑性聚酰胺12（PA12）粉末为基体材料，五种MOF晶体（包括ZIF-67、NH2-MIL-101(Al)、MOF-801、HKUST-1和ZIF-8）为填料，制备了MOF-聚合物混合基质薄膜（MMFs）。通过构建具有网格图案的三层HKUST-1-PA12复合物，验证了三维MOF-聚合物结构的可打印性。采用五种不同质量负载的MOF填料打印具有网格图案的单层MMFs，研究其独立特性、厚度、比表面积、亲水性、水渗透通量及机械稳定性。利用具有不同网格图案的NH2-MIL-101(Al)-PA12 MMFs进行亚甲基蓝（MB）吸附测试，展示了MMFs在水净化中的应用潜力。实验证实MOF组分保持了高最大吸附容量，且打印的MMFs可便捷再生以实现循环利用。本研究为利用先进3D打印技术制造宏观MOF-聚合物材料提供了实践应用思路。
作者： Rui Li，Shangqin Yuan，Wang Zhang，Han Zheng，Wei Zhu，Boyuan Li，Meixin Zhou，Adrian Wing-Keung Law，Kun Zhou
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究利用选择性激光烧结（SLS）技术制备金属有机框架-聚合物混合基质薄膜（MMFs）用于水净化应用。

研究成果

该研究成功展示了利用选择性激光烧结（SLS）技术制备金属有机框架-聚合物多材料光纤（MOF-polymer MMFs），且金属有机框架组分保持了高吸附能力。这些多材料光纤在水净化应用中展现出潜力，并可再生循环使用。该研究为3D打印技术在制造功能性金属有机框架基材料方面开辟了新途径。

研究不足

该研究的局限性在于MOFs在MMFs中的最大质量负载量，这受到MOFs粉末密度、吸热能力及热稳定性的影响。此外，必须谨慎控制激光能量输入以防止MOF分解。

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