MOFs及其衍生物在非均相Fenton催化中應(yīng)用的研究進(jìn)展

李航，楊鴻輝，石博方，延衛(wèi)

（1 西安交通大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系，陜西 西安 710049；2 西安交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，陜西 西安 710049）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活方式的改變，全球水污染的加劇和水質(zhì)的惡化已經(jīng)成為人類面臨的嚴(yán)峻環(huán)境問題[1-4]。污水中常見的污染物包括：藥品和個人護(hù)理產(chǎn)品[5-7]、持久性有機(jī)污染物[8-10]、內(nèi)分泌干擾物和化學(xué)染料[11]等。近年來，高級氧化工藝以其高效、快速、簡單的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢水處理[12]。其中均相Fenton 氧化技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，它主要通過Fe2+催化H2O2生成具有高氧化性的羥基自由基來對有機(jī)污染物進(jìn)行降解。在傳統(tǒng)Fenton氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上，光Fenton[13-15]、超聲Fenton[16-18]和電Fenton[19-21]等衍生技術(shù)也都得到了較好的發(fā)展。然而，傳統(tǒng)Fenton技術(shù)存在pH適用范圍窄（pH<3）、易產(chǎn)生鐵污泥、催化劑難回收[22-24]等缺點(diǎn)。

為了克服上述缺點(diǎn)，非均相Fenton氧化法應(yīng)運(yùn)而生[25]。相比均相Fenton技術(shù)，非均相Fenton技術(shù)具有催化劑可循環(huán)利用、無二次污染、技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[26]。但由于使用了固體催化劑，非均相Fenton技術(shù)存在催化劑活性位點(diǎn)數(shù)量少、污染物傳質(zhì)速率低、反應(yīng)速率低等缺點(diǎn)；同時Fe2+在催化H2O2后會變?yōu)槭ゴ呋芰Φ腇e3+，因此在Fenton反應(yīng)中，F(xiàn)e2+/Fe3+的循環(huán)效率低也一直是限制反應(yīng)活性的重要因素之一[27]。為解決上述問題，對催化劑及其載體進(jìn)行改性設(shè)計(jì)是有效手段之一。非均相Fenton催化劑應(yīng)具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高的比表面積，從而獲得高分散性和大量的活性位點(diǎn)。

為了制備出高效、穩(wěn)定的非均相Fenton 催化劑，近年來有大量的工作致力于探索具有合適屬性的催化劑材料。金屬-有機(jī)框架（MOFs）是一種將無機(jī)金屬離子作為節(jié)點(diǎn)，通過連接有機(jī)配位體來構(gòu)成三維結(jié)構(gòu)的無機(jī)有機(jī)雜化材料。它作為一種新型材料在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如藥物輸送[28]、氣體吸附和分離[29-30]、能量儲存和轉(zhuǎn)換[31]。該類材料具有多孔晶體結(jié)構(gòu)[32-33]，與傳統(tǒng)的無機(jī)或有機(jī)材料相比，它們具有比表面積大、孔隙率高、成分和結(jié)構(gòu)多樣、易于設(shè)計(jì)等特點(diǎn)[34-35]。由此可知，MOFs 能很好地滿足大量活性位點(diǎn)暴露的要求，有望有效富集低濃度有機(jī)物，提高有機(jī)污染物的降解效率[36-37]，是潛在的可用作高效催化劑的材料。

利用MOFs 作為非均相Fenton 催化劑不僅本身有著上述優(yōu)勢，同時該材料還易于進(jìn)行改性設(shè)計(jì)，因此對MOFs進(jìn)行合理的改性設(shè)計(jì)進(jìn)而獲得性能更好的衍生物或者引入一些額外措施進(jìn)行協(xié)同作用，能夠進(jìn)一步提升其催化性能。本文從非均相Fenton催化劑在應(yīng)用中所存在的幾個問題出發(fā)，綜述了近年來以MOFs 及其衍生物作為非均相Fenton 催化劑的研究進(jìn)展。

1 增加反應(yīng)活性位點(diǎn)

為得到較好的催化效果，非均相Fenton催化劑需要具有較多的活性位點(diǎn)。MOFs 是一種無機(jī)有機(jī)雜化的多孔晶體材料，具有明確的三維結(jié)構(gòu)，由金屬節(jié)點(diǎn)連接有機(jī)配體構(gòu)成[38-39]。MOFs 材料具有比表面積高、活性位點(diǎn)多、孔隙體積大、可調(diào)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)[40-41]。因此，選用活性位點(diǎn)較多的MOFs 材料能夠開發(fā)活性較高的非均相Fenton催化劑[42]。

Gao 等[43]采用溶劑熱法制備了具有開放鐵位點(diǎn)的MIL-88B-Fe[44]，該方法利用了有機(jī)配體中苯環(huán)上的官能團(tuán)來調(diào)節(jié)高度柔性MOF 的膨脹幅度[45]。本研究中使用的有機(jī)配體為苯二甲酸，它改變了主-客體/骨架內(nèi)相互作用的能量并降低客體的初始擴(kuò)散勢壘，極大地促進(jìn)了液相的溶脹行為，使得MIL-88B-Fe 比一些傳統(tǒng)催化劑具有更多的不飽和鐵活性位點(diǎn)[46]，在非均相Fenton反應(yīng)中具有較高的活性和穩(wěn)定性，且操作范圍較廣，可在pH 為4～6的條件下具有較高的催化活性。MIL-88B-Fe 在30min 內(nèi)對苯酚降解率達(dá)到99%，其催化活性比三種常規(guī)鐵基催化劑（Fe2O3、a-FeOOH、Fe3O4）高出1～3倍。

活性位點(diǎn)增多可提高催化劑的催化效率，但隨著催化劑使用的循環(huán)次數(shù)增加，降解中間體可能會堵塞活性位點(diǎn)，導(dǎo)致MOFs催化劑的活性降低[47-48]，因此，合理構(gòu)建活性位點(diǎn)也可以在一定程度上提高材料的循環(huán)效率。近年來，已有越來越多的學(xué)者致力于改進(jìn)MOFs材料的活性位點(diǎn)。

研究結(jié)果表明，一些MOFs材料表現(xiàn)出半導(dǎo)體性質(zhì)，這一特性使得部分MOFs材料可以應(yīng)用于非均相光Fenton 反應(yīng)[49-50]，通過誘導(dǎo)配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移可以有效地活化金屬位點(diǎn)[51-52]。在光照條件下，F(xiàn)e-O 團(tuán)簇的直接激發(fā)導(dǎo)致電子從O2-轉(zhuǎn)移到Fe3+形成Fe2+，直接活化的氧化鐵簇使得鐵基MOFs可以獲得更多的金屬活化位點(diǎn)，進(jìn)而表現(xiàn)出較高的光Fenton 催化活性。Wang 等[53]使用MIL-101(Fe)還原CO2制備甲酸時，在可見光條件下，8h HCOO-的產(chǎn)量高達(dá)59μmol，這一光催化效率比Fe2O3提高約6倍。

優(yōu)化MOFs的結(jié)構(gòu)也能夠進(jìn)一步提高其光催化性能。4-甲基-2,6-雙(吡啶基-3-乙炔基）苯胺（L）具有吡啶基封端的剛性結(jié)構(gòu)，且有豐富的電子，可與過渡金屬離子配位形成具有不同結(jié)構(gòu)的MOF 材料。Wang 等[54]利用其這一性質(zhì)來提高Cu 基MOFs的光催化性能。他們采用溶劑擴(kuò)散法合成了兩種具有相似Cu 基的配合物來增加材料中的光催化活性位點(diǎn)，配合物分別是M2L4籠和M2L2環(huán)。在光照120min的條件下，這兩種催化劑對亞甲基藍(lán)（MB）的降解效果均比聚合Cu基MOFs提高1倍左右。合成的材料中Cu—N 鍵是提高光催化降解效率的重要因素，其降解MB的機(jī)理為在Cu2+從配合物的晶體中緩慢釋放過程中，金屬位點(diǎn)可以催化產(chǎn)生大量的羥基自由基和高價銅離子，其反應(yīng)過程如式(1)～式(3)。

除了直接作為催化劑使用外，MOFs 還可以作為前體，制備出具有特殊形貌的光Fenton 催化劑，使得催化劑暴露出更多的活性位點(diǎn)，進(jìn)而提高其催化效率。Hang等[55]在水熱條件下，以MIL-100（Fe）為前體，以硫代乙酰胺為硫源制備得到磁性Fe3S4。通過這種方法制備的Fe3S4在紫外光和可見光兩種條件下對磺胺甲唑（SMX）均表現(xiàn)出良好的類光Fenton氧化分解性能，40min內(nèi)對SMX的總有機(jī)碳去除效率可達(dá)到41%。在可見光下，可在10min內(nèi)完全降解阿特拉津（15mg/L），而直接合成的Fe3S4在相同條件下需要35min 才能達(dá)到相同的降解效果。

氧化石墨烯（GO）具有獨(dú)特的二維平面結(jié)構(gòu)和豐富的含氧官能團(tuán)[56]，Petit 等[57]提出了石墨氧化物-MOF 納米復(fù)合材料的概念。他們認(rèn)為MOFs 結(jié)構(gòu)形成過程中的過渡金屬和貴金屬具有較多的形態(tài)和結(jié)合形式，因此這些材料有可能為反應(yīng)吸附或多相催化提供活性中心，即氧化石墨烯表面的含氧官能團(tuán)與金屬中心結(jié)合形成活性位點(diǎn)。Zhang 等[58]以還原氧化石墨烯（rGO）、FeCl3·6H2O、1,4-苯二甲酸為原料，采用一步溶劑熱反應(yīng)制備了MIL-53(Fe)-rGO 雜化物，光照條件下該材料對MB 的降解性能優(yōu)于MIL-53(Fe)。在紫外和可見光照射下，rGO 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的rGO/MIL-53(Fe)對MB 的降解速率常數(shù)分別比MIL-53(Fe)提高34%和57%。光催化性能的提高正是因?yàn)楣倌軋F(tuán)與金屬位點(diǎn)的結(jié)合活化了中心位點(diǎn)，增加了光吸收強(qiáng)度和范圍。針對GO的作用機(jī)理，Jahan還提出MIL-100(Fe)和GO之間可以通過相互影響進(jìn)而促進(jìn)兩相之間的電子轉(zhuǎn)移[59]，這也使得材料的活性位點(diǎn)增多，達(dá)到提高催化活性的目的。

MOFs與許多金屬原子（如鐵、銅、鈷、鋅等）都有著較好的相容性，一些MOFs可以由雙金屬中心和有機(jī)配體構(gòu)建[60-61]。引入雙金屬中心是增加MOFs 的活性位點(diǎn)并以此來提高其催化效果的常用手段之一，含有Fe2+的雙金屬中心的構(gòu)建有助于增加金屬活性位點(diǎn)的數(shù)量。Meek 等[38]在MIL-101(Fe)中引入Co 原子來構(gòu)建具有Fe-Co 雙位點(diǎn)的雙金屬有機(jī)骨架，用于非均相Fenton催化反應(yīng)。密度泛函理論計(jì)算結(jié)果表明，Co原子的摻雜有利于苯環(huán)周圍形成缺電子中心，使Fe/Co 周圍形成富電子中心。其催化降解環(huán)丙沙星（CIP）的機(jī)理如圖1 所示，電子通過C—O—Fe/Co 和Fe—O—Co 鍵從缺電子中心轉(zhuǎn)移到金屬中心，促進(jìn)了H2O2催化中心的形成，加速了·OH 生成的電子循環(huán)，極大地提高了催化劑的催化效率，其反應(yīng)速率常數(shù)提高了650%。

Pan 等[62]將Cu 引入MOFs 材料，開發(fā)了一種新型的Cu-UiO-66 金屬-有機(jī)骨架非均相Fenton 催化劑，用于高濃度4-氯酚廢水的濕式催化氧化。通過XPS等手段對材料的理化性質(zhì)進(jìn)行了探究，結(jié)果表明Cu與骨架中的Zr元素的相互作用使Cu元素的電子被Zr 吸引，導(dǎo)致Cu 元素的價態(tài)增加，氧化能力升高。UiO-66 可以在很大程度上促進(jìn)Cu 的分散，而不會影響其內(nèi)在性質(zhì)。程序升溫還原測試結(jié)果進(jìn)一步證明了CuO 活性組分的存在和催化劑的熱穩(wěn)定性。Cu-UiO-66催化劑在20min內(nèi)對4-氯酚廢水（1000～5000mg/L）降解率為98%，40min 后可將污染物完全降解。

Li 等[63]將MIL-101(Fe)在空氣氣氛中300℃煅燒1h，然后在氮?dú)鈿夥罩?00℃煅燒1h后制備磁性多孔Fe3O4/C 八面體，其制備過程如圖2 所示。該材料由表面包裹了石墨碳層的Fe3O4納米粒子相互穿插組成，增大了兩相接觸面積，暴露出了豐富的活性位點(diǎn)，使得催化劑的催化效率得到了顯著提高。在使用單一的Fe3O4納米顆粒對MB進(jìn)行降解時，MB的去除率在120min 時僅能達(dá)到67%；而在Fe3O4/C八面體體系中，MB的去除率在60min時接近100%。

圖2 MOF衍生磁性多孔Fe3O4/C八面體制備過程示意圖[63]

2 提高Fe2+/Fe3+循環(huán)效率

在均相或非均相Fenton 反應(yīng)中，F(xiàn)e2+/Fe3+的循環(huán)速率是限制反應(yīng)效率的重要因素之一?？梢酝ㄟ^對MOFs進(jìn)行改性設(shè)計(jì)來改變活性位點(diǎn)的電子密度和電子轉(zhuǎn)移方式等，進(jìn)而提高其反應(yīng)過程中Fe2+/Fe3+的循環(huán)效率。金屬和金屬氧化物同時負(fù)載在MOFs 上能夠提高電子轉(zhuǎn)移效率，從而增強(qiáng)材料的催化性能。Niu 等[64]將Fe3O4納米粒子（7nm）固定在Pd 納米粒子（20nm）上，合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的Pd@Fe3O4。隨后，他們用空心Fe-MOFs 包裹Pd@Fe3O4，制備了Pd@Fe3O4@MOFs卵殼型催化劑。Pd@Fe3O4@MOFs 降解三氯苯酚（TCP）的可能機(jī)理如圖3 所示，電子從納米Pd 粒子轉(zhuǎn)移到納米Fe3O4粒子，加速了Fe2+/Fe3+氧化還原循環(huán)，促進(jìn)了體系快速且連續(xù)產(chǎn)生大量的·OH，Pd@Fe3O4@MOFs對TCP的降解速率常數(shù)比Fe3O4及Fe3O4/CeO2等體系提高10倍以上。

圖3 卵殼Pd@Fe3O4@MOFs降解TCP的可能機(jī)理[64]

光催化同樣可以通過誘導(dǎo)配體-金屬電荷轉(zhuǎn)移來加速Fe3+的還原，提高鐵的循環(huán)效率。Wu等[65]發(fā)現(xiàn)可見光可以加速基于鐵氧簇的光Fenton體系中的Fe2+/Fe3+循環(huán)。如圖4所示，MIL-101可以被可見光直接激發(fā)變成高能態(tài)，并產(chǎn)生光誘導(dǎo)電子-空穴（e--h+)對，其反應(yīng)過程如式(4)所示。同時，光誘導(dǎo)電子從O2-轉(zhuǎn)移到Fe3+，并將其還原為Fe2+。

圖4 在MIL-101/H2O2/可見光系統(tǒng)中去除TC-HCl的模擬反應(yīng)機(jī)理示意圖[65]

含氧官能團(tuán)與金屬位點(diǎn)的結(jié)合可以有效地提高Fe2+/Fe3+循環(huán)效率[66]。碳納米管（CNTs）表面有很多富含電子的含氧官能團(tuán)[67]，是一種理想的可以應(yīng)用于改性的材料。Zhang 等[68]將表面富電子含氧官能團(tuán)的CNTs 加入到MIL-88B-Fe 中，以提高催化劑中Fe2+/Fe3+的循環(huán)效率，進(jìn)而提高催化活性。他們制備的CNT@MIL-88B-Fe（C@M）的催化活性明顯高于MIL-88B-Fe，C@M降解苯酚的準(zhǔn)一級動力學(xué)常數(shù)約為MIL-88B-Fe 的7 倍；電子自旋共振分析結(jié)果顯示，C@M反應(yīng)液中·OH信號強(qiáng)度遠(yuǎn)高于MIL-88B-Fe 反應(yīng)液，這與污染物的降解效率一致。

除含氧官能團(tuán)外，在MOFs中引入特定官能團(tuán)產(chǎn)生對電子的牽引也可加速Fe2+/Fe3+的循環(huán)效率。Gao等[69]在MIL-88B(Fe)上引入不同取代基，通過提高 取 代 基（X：—NH2<—CH3<—H<—Br<—NO2）的親電性，降低鐵的電子密度，促進(jìn)Fe3+還原為Fe2+，提高了MIL-88B(Fe)-X 的催化性能。其中MIL-88B(Fe)-NO2中Fe具有最低的電子密度和最高的氧化還原電位，其催化性能比其他MIL-88B(Fe)-X 提高1.7～20倍。Gong等[70]合成了一種具有新型核殼結(jié)構(gòu)的磁性納米粒子Fe3O4@GO@MIL-100(Fe)，在核殼Fe3O4@MOF結(jié)構(gòu)中引入GO可以使催化劑在可見光照射下表現(xiàn)出優(yōu)異的活性。在3mmol/L H2O2、pH=5的反應(yīng)條件下，F(xiàn)e3O4@GO@MIL-100(Fe)可在40min內(nèi)完全降解濃度為50mg/L的2,4-二氯酚。其中GO加速了Fe3O4和MIL-100(Fe)之間的電子轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)Fe2+/Fe3+的循環(huán)，提高了其光Fenton催化活性，其降解機(jī)理如圖5所示。

圖5 Fe3O4@GO@MIL-100(Fe)催化降解2，4-二氯酚的機(jī)理[70]

3 改善吸附效果及傳質(zhì)效率

對于非均相Fenton催化劑來說，一方面要考慮載體材料的穩(wěn)定性，MOFs 在Fenton 催化中的穩(wěn)定性較好，通常不會發(fā)生反應(yīng)過程中解體的現(xiàn)象[65,71]；另一方面則要關(guān)注材料的表面結(jié)構(gòu)，通常更大的比表面積和多孔結(jié)構(gòu)可以有效提高材料的反應(yīng)接觸面積和吸附性能。對MOFs進(jìn)行改性，可以使催化劑具有更豐富的孔結(jié)構(gòu)和更大的比表面積，從而提高催化劑的傳質(zhì)效率和吸附性能。設(shè)計(jì)具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的催化劑時，可以利用納米顆粒載體的大比表面積提高催化劑的反應(yīng)活性[72]。通常，吸附和催化協(xié)同作用能夠更高效地降解污染物[73]。Ma等[74]在Fenton 降解過程中引入了具有高吸附性能的NH2-MIL-88B，使用該材料通過吸附和類Fenton氧化從水溶液中去除培氟沙星。該材料在120min 內(nèi)對培氟沙星的吸附能力達(dá)到41.4mg/g，隨后通過Fenton 氧化使培氟沙星去除效率達(dá)到100%。他們使用液質(zhì)聯(lián)用儀對培氟沙星降解產(chǎn)物進(jìn)行了材料表征和分析，提出了一種基于吸附和非均相Fenton氧化的培氟沙星降解反應(yīng)機(jī)制，如圖6所示。

圖6 基于吸附和非均相Fenton氧化協(xié)同的NH2-MIL-88B去除培氟沙星的機(jī)理[74]

提高材料的吸附性能還可以從增加材料的吸附位點(diǎn)入手，Yin等[75]以UIO-66為母體，通過水熱法合成了新的三聚氰胺改性金屬-有機(jī)骨架（三聚氰胺-MOFs）材料。該材料表現(xiàn)出高強(qiáng)度的X射線衍射峰和UIO-66 型結(jié)構(gòu)。傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果表明，三聚氰胺在合成過程中成功地?fù)饺氲組OFs 中，兩者形成共價鍵，其摻雜機(jī)理如圖7 所示。改性材料中的氮吸附位點(diǎn)數(shù)顯著增多，與未改性MOFs 相比，在適當(dāng)?shù)臈l件下（pH=6），三聚氰胺-MOFs 的吸附容量提高顯著，120min 時三聚氰胺-MOFs 對鉛的吸附容量為122.0mg/g，而原始MOF的吸附容量僅有72.1mg/g。

圖7 在MOFs材料中摻雜三聚氰胺機(jī)理說明[75]

摻氮多孔炭的多孔結(jié)構(gòu)也有利于傳質(zhì)[76]。Zhang 等[77]通過直接煅燒含氮金屬有機(jī)骨架合成了氮摻雜多孔炭（NPC），并將其應(yīng)用于電Fenton 反應(yīng)中。多孔炭中的氮摻雜和其多孔結(jié)構(gòu)提高了傳質(zhì)效率，抑制了雙氧水的還原，促進(jìn)了H2O2的生成，從而提高了電Fenton 活性。NPC 陰極在pH 為1 的條件下高選擇性地將O2還原為H2O2，H2O2生成速率達(dá)到52.3mmol/(L·h)，在10min 內(nèi)對奧卡西平類抗生素的去除率達(dá)到100%。

引入GO 可以在MOFs 材料上生成新的微孔，有利于傳質(zhì)。Tang等[78]采用一步水熱法成功地合成了MIL-100(Fe)/GO復(fù)合材料，可作為非均相Fenton氧化降解甲基橙（MO）的有效催化劑。該材料對于MO有較高富集能力，進(jìn)而展現(xiàn)出較高的催化活性。在8mmol/L H2O2、pH=3、催化劑用量0.5g/L的條件下，240min 后MIL-100(Fe)/GO 復(fù)合材料可完全降解50mg/L的MO。MIL-100(Fe)/GO復(fù)合材料在三個循環(huán)測試中均保持了較高的催化活性，具有良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。Wu等[79]為提高M(jìn)IL-88(Fe)的催化效果，利用GO 包裹的棒狀MIL-88(Fe)合成了MIL-88(Fe)@GO。其中GO 主要起到吸附染料分子的作用，進(jìn)而顯著提高了材料的催化性能。在對MB 進(jìn)行降解時，MIL-88(Fe)@GO 的降解速率比MIL-88(Fe)提高了約1倍。

實(shí)際上，大多數(shù)碳質(zhì)材料是多孔性的，在與MOFs結(jié)合的過程中具有較高的傳質(zhì)效率。Angamuthu等[80]以鐵基MOF 為模板，在充氮和725℃條件下催化碳化制備了Fe3O4核@介孔炭殼材料（FeMCN-725），并在空氣中300℃條件下處理材料，使所有的Fe0轉(zhuǎn)化為Fe3O4。這樣制成的催化劑可以在確保復(fù)合材料保持高催化性能的前提下減少鐵的浸出。同時碳質(zhì)材料的多孔特性可以有效防止相鄰鐵基納米粒子的聚集，而不影響反應(yīng)物和產(chǎn)物的擴(kuò)散速率。

4 結(jié)語與展望

MOFs 及其衍生物對環(huán)境友好，且比表面積大和吸附容量大，在非均相Fenton 反應(yīng)中將MOFs 作為催化劑或載體往往能取得理想的效果，近年來它也在這一領(lǐng)域得到了廣泛地研究。然而，MOFs 及其衍生物也有一定的缺陷，如電子轉(zhuǎn)移效率低、Fe2+/Fe3+循環(huán)效率低、由于結(jié)構(gòu)限制導(dǎo)致吸附和傳質(zhì)效果較差等。通過不同的手段對MOFs材料進(jìn)行針對性地改進(jìn)，有望克服這些缺點(diǎn)。對MOFs材料的改性不僅可以從材料本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)入手，還可以改變反應(yīng)溫度、pH、H2O2濃度或在反應(yīng)過程中引入光照、超聲以及電流等手段。盡管近年來有很多學(xué)者對MOF 及其衍生物進(jìn)行了大量研究，MOFs 材料的合成和應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。但在非均相Fenton氧化反應(yīng)過程中，金屬離子的浸出問題仍然存在，且如何進(jìn)一步提高催化劑的循環(huán)穩(wěn)定性也是要將其投入到實(shí)際應(yīng)用中所必須攻克的難題。因此，對于今后的研究，可以把關(guān)注點(diǎn)更多地放在以下幾點(diǎn)。

（1）如今大多數(shù)MOFs 非均相Fenton 催化劑仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，且其造價較高。應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行更貼合實(shí)際的模擬實(shí)驗(yàn)，找出其在實(shí)際應(yīng)用推廣中可能存在的問題，積極開發(fā)相關(guān)反應(yīng)器，摸索出其針對不同性質(zhì)的廢水所需要的合適反應(yīng)條件，使其達(dá)到能夠小規(guī)模應(yīng)用的程度。

（2）催化材料的后處理通常是催化劑產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸，需要針對催化反應(yīng)后可能存在的問題進(jìn)行探討，并著手從這一角度出發(fā)來對MOFs及其衍生物進(jìn)行改性，以降低后處理難度，推動該類催化劑的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)程。

（3）對比催化劑使用過程中的能耗，并對不同的附加手段進(jìn)行選擇性使用。光能、電能以及超聲等的投入雖然極大地提高了催化效果，但也在無形中增加了能源成本的投入。一味地追求催化劑的催化性能并不利于催化劑的推廣使用，催化劑的開發(fā)和選擇需要在高效和經(jīng)濟(jì)之間尋求一個合適的平衡點(diǎn)。