空气污染、水污染等环境问题日益严峻,对人类健康和社会经济发展构成了严重威胁。相关防护手段与治理措施的研究变得至关重要。金属有机骨架(Metal Organic Frameworks,MOFs)具有优异的吸附、催化等功能,在空气过滤、水污染治理等领域具有重大应用前景。但是由于自身粉末状的特点,MOFs在实际应用中需要与适当的基体相结合。对于MOFs与基体结合方式以及所得复合材料性能的研究具有重要意义。纸基材料是具有良好可加工性的柔性二维材料,在空气过滤、水处理等领域发挥着重要作用。其中,以纤维素纸为代表的天然生物质纸基功能材料具有绿色、可再生等优点;而以芳纶纸为代表的高性能纸基功能材料具有高强度、耐高温等优良特性。MOFs与纸基材料的复合将有利于综合发挥两者优势。本论文主要工作为探索MOFs与纸基材料的高效结合方式,以及研究所得复合材料相关性能。具体研究内容与结论如下:(1)在壳聚糖(Chitosan,CS)凝胶中原位合成MOFs纳米晶体而制备复合填料,将复合填料加入纸浆并进一步制备复合纸基材料。使用类沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8(zeolitic imidazolate framework-8)为模型,探索了原位生长、包覆情况、纸张抄造过程以及空气过滤相关性能。结果表明ZIF-8纳米晶体在壳聚糖凝胶中原位合成,所得ZIF-8纳米颗粒粒径小于直接水热法而产率相当;复合纸基材料中MOFs留着率达到75.73%,显著高于直接加填、表面沉积等方法,有利于高效利用MOFs;针对纸张性质的研究表明,ZIF-8纳米颗粒和基体结合稳定,所得纸基材料具有良好的匀度与强度;复合纸基材料具有良好的吸附与过滤性能,定量为60 g/m2的复合纸基材料对PM2.5具有99.9%的过滤效率,且通过调整定量可以有效调节过滤阻力;抗菌实验表明,复合纸中ZIF-8能够良好发挥光催化抗菌能力。(2)以壳聚糖块状凝胶为模型,研究制备过程中凝胶化与MOFs形成的相互影响,结果表明,配体并未对凝胶结构产生显著影响,而金属离子对凝胶内部孔洞结构塑造起决定性作用;进一步对所得ZIF-8/CS块状复合材料的染料吸附性能、循环使用性能和光催化降解进行研究。所得块状复合材料对亚甲基蓝染料具有良好的吸附效果,吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir模型,在五次循环使用后,对亚甲基蓝的移除率仍可以达到97.4%,并且在碱性条件下具有光催化降解效果。(3)通过在芳纶纳米纤维(Aramid nanofibers,ANFs)凝胶中原位合成MOFs纳米晶体,进而制备MOFs-芳纶复合纸基材料。使用ZIF-8为模型,研究了复合纳米纸的形貌、气体吸附能力、热稳定性以及染料吸附性能和循环使用性能。结果表明,ZIF-8纳米晶体在ANFs凝胶中原位合成,进而制备成为ZIF-8-芳纶复合纳米纸;复合纸具有良好的热稳定性和出色的染料吸附能力,在高温溶液中对亚甲基蓝染料具有良好的吸附效果,吸附过程符合准二级动力学方程和Languir模型,在60℃下吸附速率高于30℃,且最大吸附量也不受高温影响。ZIF-8-芳纶纳米复合纸是一种可循环使用的吸附剂,在五次循环使用后,对MB溶液的移除率仍可以达到88%。本论文所提出方法有利于实现MOFs与纸基材料高效结合,并应用于环境污染控制,以便发挥MOFs在相关领域的重大潜力。促进MOFs材料走向应用、有利于环境污染控制,最终有益于人类健康和社会发展。