DOI: 10.1016/j.cej.2022.139669

因其高比表面积、可调节的功能、丰富的来源和许多其他独特的特性，金属有机骨架（MOFs）受到了诸多领域的广泛关注，尤其是在水处理方面。然而，由于MOFs具有纳米级粒径，以细粉形式存在，可能会泄漏并进一步危害生态甚至人类健康，这也限制了MOFs在实际工业中的广泛应用及加工。近期，静电纺丝作为一种简单的成型工艺，被越来越多地应用于将功能性MOFs与电纺纤维结合起来。其有助于克服泄漏、成型困难和兼容性差等缺点。本综述详细总结了静电纺丝固定MOFs的基本策略及其在水处理中的应用。本文系统的介绍为MOFs电纺纤维的制备提供了一个独特的视角，有利于其进一步的发展，特别是在水处理方面。

图1.以（a）“金属-有机框架”和（b）“静电纺丝”作为关键字，在科学网搜索与MOFs相关的出版物统计（2022年10月1日）。

图2.用于水处理的MOFs和静电纺丝的开发周期。

图3.通过静电纺丝将MOFs制备成纳米纤维的三种策略示意图。

图4.（a）CA-C薄膜@PF的制备。（b）大尺寸MOF-PAN薄膜的照片。（c）CA-C薄膜@PF的SEM图像。（d）CA-C薄膜@PF的透射电子显微镜（TEM）图像和EDS元素图。

图5.（a）将UiO-66-NH2 MOF集成到经ALD处理的聚合物纤维支架上的合成步骤。（b,g）PP、（c,h）PP@ZnO、（e,i）PP@Al2O3和（f,j）PP@TiO2超细纤维上溶剂热生长UiO-66-NH2晶体的SEM图像。（b-f）中的插图是相应实际样品的光学照片。

图6.UiO-66-NH2在普通PAN纤维和接种ATA连接子的PAN纤维上原位生长的示意图。（a）对照PAN样品，（b）带ATA连接子的PAN，（c）后合成的对照PAN，（d）后合成的带ATA连接子的PAN。

图7.（a）MOF衍生NCTs的合成步骤示意图。（b）PAN/Zn（Ac）2复合纤维和（c）PAN@ZIF-8纤维的TEM图像，（d）ZIF-8管的场发射扫描电子显微镜（FESEM）和（e）TEM图像。

图8.（a）测试各种活化途径。纳米纤维膜（b）PAN、（c）PVDF和（d-e）两个不同位置的PAN/MOF-808的SEM图像。（f）经常规真空干燥（1a）和水合活化膜（1c）活化的PAN/MOF-808纳米纤维膜对Cd2+离子的突破性过滤结果。

图9.（a）静电纺丝纤维上原位生长ZIF-8的示意图。（b）原位ZIF-8/PAN纤维的形成机理。（c）ZIF-8、原位ZIF-8/PAN、ZIF-8/PAN、ZIF-8/PAN混合基质膜（MMM）和PAN在不同接触时间下对U（VI）的去除率。（d）吸附后从溶液中原位分离ZIF-8/PAN。（e）原位ZIF-8/PAN纤维过滤器对U（VI）离子的动态吸附；插图是原位ZIF-8/PAN薄膜的照片。

图10.（a）PAN@MIL-100（Fe）FM的制备示意图。（b）H3BTC/PAN FM的SEM图像。（c）PAN@MIL-100（Fe）FM的SEM图像。d）PAN@MIL-100（Fe）FM的AR和VA去除效率以及（b）吸附动力学曲线。（e）吸附-解吸循环。（f）照片显示实验室制造的连续流动系统。

图11.（a）ZIF-67/PAN纤维的制备过程示意图。（b,c）ZIF-67/PAN的SEM图像。（d）ZIF-67/PAN的TEM图像。（e）ZIF-67/PAN过滤器的AY动态脱色。（f）PMS由PAN、ZIF-67和ZIF-67/PAN活化。

图12.（a）FCPBA/PAN的制备过程示意图。（b）不同反应体系的BPA去除。（c）FCPBA的SEM图像和（d）TEM图像。（e）0.6FCPBA/PAN和（f）FCPBA/PA的SEM图像。（g）FCPBA/PAN的EDS元素图。

图13.（a）ZIF-67/PAN过滤器的原位制备示意图。（b,c）ZIF-67/PAN的SEM图像。（d）不同催化条件下AY的去除情况。

图14.（a）Fe/NCNFs的制备过程。Fe-MIL-101@PAN（b）和Fe/NCNFs-9（c）的SEM图像。Fe/NCNFs-9的低倍放大TEM图像（d）。（d）中插图的比例尺为500nm。（e）Fe/NCNFs-9中Fe纳米粒子的高分辨率TEM图像。（f）不同反应系统中的BPA去除效果。（g）连续运行并在重新煅烧后测定Fe/NCNFs-9的催化活性对BPA去除效率的影响。（h）这些催化剂在连续运行和重新煅烧后的电化学阻抗变化。（i）催化反应后用磁铁分离的置于乙醇溶液中的样品的光学照片。

图15.（a）MOF基HCNFs的合成示意图。（b）HCNFs去除TC的可重用性测试。（c）实际水体系中的TC去除情况。（d）HCNFs的SEM图像（插图：HCNF的数字照片）。e）HCNFs的放大和（f）横截面图像。（g,h）TEM和（i）EFTEM映射图像。

图16.（a）FeCo@N-C项链状纳米结构的制备。（b）Fe-Co PBA立方体颗粒和（c）静电纺丝FeCo PBA-PAN纤维的SEM图像。（d,e）FeCo@N-C纳米项链的SEM、（f,g）TEM和（h）高分辨率TEM图像。（i）STEM以及（j）C、N、Fe和Co的相应元素映射。（k）不同反应体系中的BPA降解效率。（l）不同反应体系中的金属浸出。

图17.（a）Co-NPs和Co-SAs催化剂的制备示意图。（b）核壳PAN@ZIF-67和（c-e）Co-NPs的FE-SEM图像。（f-h）Co-SAs的TEM图像。（i）使用Co-C、Co-NPs和Co-SAs的BPA降解曲线。（j）12min内的降解百分比（%）。（k）BPA降解的反应速率常数。

图18.（a）PB/PANI管的制备示意图。PB/PANI/PAN（b）和PB/PAN（c）纤维的SEM图像和相应方案。插图为高倍放大SEM图像。（d）混合CDI电池的示意图。（e）PB/PANI//AC和PB-a//AC电池的循环脱盐性能。