共价有机框架材料在金属分离富集中的应用

李松涛; 董少锋; 林月琳; 孙颖; 林子俺

doi:10.12452/j.fxcsxb.240819326

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共价有机框架材料在金属分离富集中的应用

综述 | 更新时间：2025-01-03

- 共价有机框架材料在金属分离富集中的应用
- Research Progress in Separation and Enrichment of Metal by Covalent Organic Frameworks
- 分析测试学报 2025年44卷第1期页码：51-60
- 作者机构：
  
  福州大学化学学院食品安全与生物分析教育部重点实验室，福建福州 350108
- 作者简介：
  
  林子俺，博士，研究员，研究方向：复杂样品前处理、色谱、生物质谱分析，E-mail：zianlin@fzu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(22274021)
- DOI：10.12452/j.fxcsxb.240819326
  中图分类号： O652.6;O627
- 纸质出版日期：2025-01-15，
  
  收稿日期：2024-08-19，
  
  修回日期：2024-11-22，
- 稿件说明：
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李松涛,董少锋,林月琳,孙颖,林子俺.共价有机框架材料在金属分离富集中的应用[J].分析测试学报,2025,44(01):51-60.

LI Song-tao,DONG Shao-feng,LIN Yue-lin,SUN Ying,LIN Zi-an.Research Progress in Separation and Enrichment of Metal by Covalent Organic Frameworks[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(01):51-60.
李松涛,董少锋,林月琳,孙颖,林子俺.共价有机框架材料在金属分离富集中的应用[J].分析测试学报,2025,44(01):51-60. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.240819326.

LI Song-tao,DONG Shao-feng,LIN Yue-lin,SUN Ying,LIN Zi-an.Research Progress in Separation and Enrichment of Metal by Covalent Organic Frameworks[J].Journal of Instrumental Analysis,2025,44(01):51-60. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.240819326.

摘要

随着工业的发展，重金属及放射性物质的污染加剧，同时对稀有金属的需求上升，因此对金属进行分离富集非常必要。共价有机框架材料（COFs）具有比表面积大、孔隙率高、结晶度高和孔径可调等特点，在金属分离富集领域展现出巨大潜力。通过结合特定官能团，能够提高COFs对某些金属离子的选择性，COFs材料稳定的共价键连接方式也增强了其在恶劣环境中的稳定性。鉴于此，该文对近年来COFs在金属分离富集中的应用进行了综述，重点对COFs的不同连接方式，及其在贵金属、重金属、稀土元素和放射性元素中的分离富集以及吸附机理进行介绍。最后对COFs在金属分离富集中存在的挑战进行分析，并对未来的研究趋势进行了展望。

Abstract

As industrial development advances，the intensification of heavy metal and radioactive substance pollution has coincided with a growing demand for rare metals. Consequently，it is essential to implement a process of separation and enrichment of metals. Covalent organic frameworks（COFs），which are distinguished by large specific surface area，high porosity，high crystallinity，and adjustable pore size，have emerged as promising materials for metal separation and enrichment. The selectivity of COFs for specific metal ions can be enhanced through the incorporation of tailored functional groups. Furthermore，the robust covalent bonds within COFs contributes to their stability in harsh environments. Given the above，this paper offers a comprehensive overview of the application of COFs in metal separation and enrichment in recent years. It focuses on the diverse connection modes of COFs and their associated separation，enrichment，and adsorption mechanisms in precious metals，heavy metals，rare earth elements，and radioactive elements. Finally，the article addresses presents a comprehensive analysis of the challenges associated with the practical application of COFs for the separation and enrichment of metals，while also offering insights for future research.

关键词

共价有机框架分离富集金属

Keywords

covalent organic frameworksseparationenrichmentmetal

references

Li Q Q，Zeng Y，Fan Y，Chen S J，Mai B X. J. Instrum. Anal.（李琪琪，曾源，樊芸，陈社军，麦碧娴.分析测试学报），2022，41（8）：1130-1137.

Mei D，Yan B. Angew. Chem. Int. Ed.，2024，63（24）：e202402205.

Li M，Chen L，Du J，Gong C，Li T，Wang J，Li F，She Y，Jia J. ACS Appl. Mater. Interfaces，2024，16（7）：8688-8696.

Zhu B，Zhu L，Deng S，Wan Y，Qin F，Han H，Luo J. J. Hazard. Mater.，2023，459：132081.

Bai Y，Chen L，He L，Li B，Chen L，Wu F，Chen L，Zhang M，Liu Z，Chai Z，Wang S. Chem，2022，8（5）：1442-1459.

Yuan Y，Yang Y，Meihaus K R，Zhang S L，Ge X，Zhang W，Faller R，Long J R，Zhu G S. Nat. Chem.，2023，15（11）：1599-1606.

Pfeffer C，Probst P，Wannenmacher N，Frey W，Peters R. Angew. Chem. Int. Ed.，2022，61（35）：e202206835.

Liu M H，Jiang D，Fu Y，Zheng C G，Bi S，Ding X S，He J，Han B，Xu Q，Zeng G F. Angew. Chem. Int. Ed.，2023，136（1）：e202317015.

Xu W，Wang X，Li Y B，Cui W R. J. Hazard. Mater.，2023，455：131549.

Li H，Luo J，Zhang Z Y，Wei R J，Xie M，Huang Y L，Ning G H，Li D. Inorg. Chem.，2022，61（35）：414-421.

Cao J Z，Xu Z M，Chen Y，Li S，Jiang Y，Bai L L，Yu H，Li H X，Bian Z F. Angew. Chem. Int. Ed.，2023，62（18）：e202302202.

Huang N，Wang P，Jiang D L. Nat. Rev. Mater.，2016：1（10）：16068.

Li J T，Chen B L. Chem. Sci.，2024：15（26）：9874-9892.

Cote A P，Benin A I，Ockwig N W，O’Keeffe M，Matzger A J，Yaghi O M. Science，2005，310（5751）：1166-1170.

Zhang H，Shao T C，Cheng Z L，Dong J C，Wang Z，Jiang H C，Zhao X，Liu T X，Zhu G S，Zou X Q. Angew. Chem. Int. Ed.，2024，63（42）：e202411724.

Liu Y X，Tan H，Sun J Z，Wei Y，Liu M H，Hong J X，Shang S C，Wang X Y，Li L，Gu Y，Ye N，Chen J Y，Yang Y，Guo S J，Liu Y Q. Adv. Funct. Mater.，2023，33（38）：2302874.

Li G R，Wu Y J，Zhong C，Yang Y X，Lin Z A. Chin. Chem. Lett.，2023，35（5）：108904.

Qiu J K，Xu C，Xu X H，Zhao Y J，Zhao Y，Zhao Y L，Wang J J. Angew. Chem. Int. Ed.，2023，62（17）：e202300459.

Zhang S，Chen L X，Qu Z Y，Zhai F，Yin X，Zhang D，Shen Y F，Li H，Liu W，Mei S，Ji G X，Zhang C，Dai X，Chai Z F，Wang S A. Chem，2023，9（11）：3172-3184.

Ma W D，Zheng Q，He Y T，Li G R，Guo W J，Lin Z A，Zhang L. J. Am. Chem. Soc.，2019，141（45）：18271-18277.

Waller P J，Lyle S J，Osborn Popp T M，Diercks C S，Reimer J A，Yaghi O M. J. Am. Chem. Soc.，2016，138（48）：15519-15522.

Kalia J，Raines R T. Angew. Chem. Int. Ed.，2008，47（39）：7523-7526.

Cui W R，Xu W，Chen Y R，Liu K，Qiu W B，Li Y，Qiu J D. J. Hazard. Mater.，2023，446：130603.

Hunt J R，Doonan C J，LeVangie J D，Côté A P，Yaghi O M. J. Am. Chem. Soc.，2008，130（36）：11872-11873.

Uribe-Romo F J，Hunt J R，Furukawa H，Klöck C，O’Keeffe M，Yaghi O M. J. Am. Chem. Soc.，2009，131（13）：4570-4571.

Kandambeth S，Mallick A，Lukose B，Mane M V，Heine T，Banerjee R. J. Am. Chem. Soc.，2012，134（48）：19524-19527.

Yao L Y，Ma C，Sun L，Zhang D，Chen Y Z，Jin E Q，Song X W，Liang Z Q，Wang K X. J. Am. Chem. Soc.，2022，144（51）：23534-23542.

Kuhn P，Antonietti M，Thomas A. Angew. Chem. Int. Ed.，2008，47（18）：3450-3453.

Wang W Q，Wu M D，Xue W J，Zhao X，Fang Z，Nie L，Heng Y，Huang H L，Zhong C. Chem. Eng. J.，2024，483：149208.

Zeng Y F，Zou R Y，Luo Z，Zhang H C，Yao X，Ma X，Zou R，Zhao Y. J. Am. Chem. Soc.，2015，137（3）：1020-1023.

Marele A C，Mas-Ballesté R，Terracciano L，Rodríguez-Fernández J，Berlanga I，Alexandre S S，Otero R，Gallego J M，Zamora F，Gómez-Rodríguez J M. Chem. Commun.，2012，48（54）：6779.

Zhang S G，Ding Y J，Liu B，Chang C. Waste Manag.，2017，65：113-127.

Zhou Q S，Jin X，Wei Y Q，Wu Y，Jiang F Z，Wang S X，Zhang C H，Yang X J. Sep. Purif. Technol.，2024，338：126599.

Luo J，Luo X，Xie M，Li H Z，Duan H Y，Zhou H G，Wei R J，Ning G H，Li D. Nat. Commun.，2022，13（1）：7771.

Xie Y H，Rong Q Y，Wen C M，Liu X L，Hao M，Chen Z S，Yang H，Waterhouse G I N，Ma S Q，Wang X K. CCS Chem.，2024，6（8）：1908-1919.

Pan X，Zu J，Diao J，Xue Y，Liu S. Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp.，2022，648：129156.

Pei C C，Nie Y G，Zhao Y N，Ni S Y，Xu A. J. Instrum. Anal.（裴诚诚，聂亚光，赵亚楠，倪珅瑶，许安. 分析测试学报），2022，41（7）：1102-1110.

Sun Q，Aguila B，Perman J，Earl L D，Abney C W，Cheng Y，Wei H，Nguyen N，Wojtas L，Ma S Q. J. Am. Chem. Soc.，2017，139（7）：2786-2793.

Yang Z L，Gu Y Y，Yuan B L，Tian Y，Shang J，Tsang D C W，Liu M X，Gan L H，Mao S，Li L C. J. Hazard. Mater.，2021，403：123702.

Xiang D W，Zhu R，Chen Y，Zhu M Y，Wang S X，Wu Y H，Luo J X，Fu L K. Chem. Eng. J.，2024，492：152292.

Tang D C，Lu Y，Feng W L，Tian D，Li W. J. Instrum. Anal.（汤鼎初，陆原，冯魏良，田迪，李伟. 分析测试学报），2024，43（3）：440-446.

Jansone-Popova S，Moinel A，Schott J A，Mahurin S M，Popovs I，Veith G M，Moyer B A. Environ. Sci. Technol.，2019，53（2）：878-883.

Chatterjee P，Volkov A，Mi J，Niu M H，Sun S M，Rossini A J，Stanley L M，Huang W. J. Am. Chem. Soc.，2024，146（29）：20468-20476.

Zhang Y，Liu D H，Guo W D，Ding Y G. Sep. Purif. Technol.，2022，303：122210.

Cheng G，Zhang A R，Zhao Z，Chai Z，Hu B W，Han B，Ai Y J，Wang X K. Sci. Bull.，2021，66（19）：1994-2001.

Li Z Y，Zhu R M，Zhang P，Yang M，Zhao R Q，Wang Y L，Dai X，Liu W. Chem. Eng. J.，2022，434：134623.

Wu Y T，Li P J，Chen L，Li A，Li C Y，Chen J C，Zhai F W，Xu D Y，Song Y T，Cao D H，Sun J Z，Hu K，Wang S A，Sheridan M V. ACS Sustain. Chem. Eng.，2024，12（17）：6659-6665.

Liu X J，Gao F，Jin T，Ma K，Shi H J，Wang M，Gao Y，Xue W J，Zhao J，Xiao S T，Ouyang Y G，Ye G A. Nat. Commun.，2023，14（1）：5097.

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