MOFs 衍生碳基材料處理有機廢水的研究進展

占 鵬，胡鋒平，龍蘭蘭，陳鈞杰，唐朝春，彭小明

（1.華東交通大學土木建筑學院，江西 南昌 330013；2.江西水利職業學院，江西 南昌 330013）

隨著全球工業的發展，有機廢水作為地表水及地下水的潛在污染源，有可能嚴重威脅我國城市水環境安全[1]。當前我國有機廢水去除主要以理化方法和微生物降解法為主體工藝。生物工藝是處理有機廢水的一種常見手段，但是水體中新興微污染物會嚴重抑制微生物的生長繁殖，影響去除效果，其中很重要的一部分原因來自其自身濃度、頑固性等不確定因素會進一步對負責生物降解的微生物產生不良影響，存在產生耐藥菌風險[2]。膜技術作為現行高效處理技術可用于有機廢水的處理，然而存在膜污染、濃差極化及清洗、不可降解有機物和無機成分在膜組件中的積累等問題，而且關鍵在于一次性投資和運行費用均極高，不適合我國有機廢水的處理?；炷哂羞m用性廣、工藝簡單、處理成本低等特點，是廢水處理中應用最為普遍的關鍵環節之一[3-4]。

吸附法因具有綠色可行、便捷高效的特點而引起國內外學者廣泛關注，逐漸成為一種較為有效地去除污染物質的重要方法手段，在有機廢水處理中同樣可以得到應用[5]。但是一般情況下僅依賴吸附劑對新興微污染物進行吸附去除，難以實現對污染有機物直接礦化去除，只能夠起到轉移富集有機物的作用，需要后續進一步處理；同時，吸附劑受吸附位點飽和的限制，大幅度地降低了吸附能力，影響吸附效率。基于過硫酸鹽活化產生的SO4-·自由基治理有機廢水，是國內外最近發展起來的新領域，SO4-·自由基的氧化電位為+2.5～+3.1 V，其氧化性能超過了OH·自由基，半衰期長達4 s，保證有足夠的時間與污染物質作用而使其發生氧化降解[6-7]。然而，在沒有吸附劑的情況下，單獨使用過硫酸鹽氧化工藝存在以下缺陷：首先，自由基半衰期短，自由基難以與污染物高效接觸；其次，沒有催化劑、氧化劑和污染物三者直接接觸，僅通過水體進行電子傳輸，難以發生非自由基路徑以及導致電子傳遞路徑遠催化效果不佳的后果?？梢酝ㄟ^制備一種材料同時具備吸附和催化過硫酸的雙功能材料來克服單獨工藝所帶來的缺陷。基于MOFs（metal organic framework）衍生碳基材料具有理想吸附和催化過硫酸鹽的功能，制備一種MOFs 衍生碳基材料來活化過硫酸鹽，構建吸附催化耦合體系處理有機廢水。

本文綜述了MOFs 材料的制備，詳細討論了MOFs 衍生碳材料活化過硫酸鹽降解有機廢水。最后，重點介紹了MOFs 衍生碳材料吸附去除有機廢水和MOFs 衍生碳材料吸附/氧化耦合處理污染有機物廢水，為有機廢水高效的去除降解提供有利參考。

1 MOFs 材料的制備

通常情況下，以MOFs 為前驅體，在惰性氣體的保護下，通過適當的煅燒過程炭化MOFs 中的有機配體，可以將MOF 前驅體的孔隙結構特征轉移到多孔炭材料上，從而提供理想的表面性能和微觀結構，同時制備得到金屬或金屬化合物碳復合材料。前驅體MOFs 材料的制備方法主要包括熱溶劑合成法、微波合成法、超聲化學合成方法、電化學合成法等等。

1.1 熱溶劑合成法

熱溶劑合成法一般是將含有金屬離子的化合物與有機配體化合物溶解在某種有機溶劑中，在高于沸點的溫度和大于1 個標準大氣壓的壓力條件下合成所需的MOFs 材料。比如Mahmoodi 等[8]把2.0 mmol 的三甲基丙烯酸和2.0 mmol 的Fe3+（Fe-Cl3，Fe（NO3）3和Fe2（SO4）3）組成混合溶液放在內襯為特氟隆鋼高壓釜中充分混合反應。然后將高壓釜置于200 ℃的烤箱中反應8 h，冷卻至室溫后，在轉速為6 000 r/min 進行離心8 min，然后用乙醇、DMF（N,N-二甲基甲酰胺）和去離子水洗滌3 次得到淡橙色固體產物，將高度純化的固體最后在80 ℃真空下干燥12 h 得到MOFs 材料MIL-100（Fe）。

熱溶劑合成法具有常溫條件下反應物能夠溶解、操作設備簡單、產物結構穩定、晶體尺寸統一等優勢，同樣也有反應時間較長、需要能量輸入等缺陷以及大量的廢物生成對環境造成一定影響，如硝酸鹽和氯化物，氧化和腐蝕的危害。與有機溶劑相比，水作為溶劑用于合成MOFs 無毒、穩定、廉價，是一種環境友好的選擇，代表著熱溶劑合成法制備MOFs 材料的方向。

1.2 微波合成法

在微波合成法中，從熱溶劑合成的幾天時間可以縮短到幾分鐘完成，同時良好地控制了產品質量和形狀均勻性等重要參數。比如Li 等[9]采用微波輻射法合成了MOFs 材料Fe3O4@MIL-100（Fe）。投加H3BTC 量1.0 g，Fe3O4微球0.6 g，H2O 12.5 mL 在溫度150 ℃微波下反應僅僅30 min（300 Hz），就生成了橙棕色固體催化劑Fe3O4@MIL-100（Fe）。除了縮短反應時間外，微波輔助合成還可以通過提高成核速度來更好地控制顆粒大小，Li 和他的團隊利用100 ℃的微波輻射和熱溶劑法分別合成了UiO-66，研究發現微波合成法合成的晶體尺寸比傳統溶劑熱合成的UiO-66 小1.6 倍。Zhang 等[10]通過微波法有效地合成了ZIF-67，與溶劑熱法獲得的1.17 nm孔體積相比，微波法獲得的ZIF-67 孔體積更大為1.31 nm。

MOFs 的制備方法有多種多樣，不同的制備方法制備的MOFs 材料在結構和性能上存在較大的差異性，Schlesinger 等[11]比較了6 種不同的HKUST-1 合成方法：常壓回流加熱合成、溶劑熱合成、電化學合成、微波合成、機械化學合成（外加溶劑）和超聲合成。所有的制備都給出了生成物的純度，最終結果為用微波輻射的方法在一定合成時間內獲得最低的產率，通常情況下，低產率阻止了微波合成法的工業化和產業化。

1.3 超聲化學合成方法

超聲化學合成法主要通過空化對反應物質的影響，Asghar 等[12]利用超聲化學法重新合成了非常著名的MOF-2，與溶劑熱合成方法制備的MOF-2 相比，超聲波處理和高溫真空活化可以提高制備樣品的比表面積。雖然微波法可以通過增加反應時間和前驅體濃度來調節MOF 顆粒尺寸，但微波技術對MOF 材料的維數的改變能力尚未得到證實。因此，許多研究團隊利用微波法與超聲化學合成法相結合進行對MOFs 材料維度的改變，發現這是一種可以在不影響產品收率和質量的情況下生產高純度的MOFs 耦合技術。例如，Burgaz 等[13]在三乙胺（TEA）存在下，通過微波和超聲波聯合使用合成了納米級MOF-5，研究還發現與超聲化學合成法相比，將這兩種方法結合使用可在2 min 內獲得95%的產品收率。

為了更好地控制產物的純度和形態，結合幾種合成方法可以在較短的時間內獲得較好的產物收率。超聲化學合成方法和微波合成法一樣具有合成產品速度快、結構可調等優點，但也存在材料產出率低、難以工業化和產業化，需要進一步對其合成方法優化。

1.4 電化學合成法

由于制備條件溫和，晶體生長速度快，易于放大，電化學方法成為一種有前景的、環境友好的制備MOFs 的技術。與傳統的溶劑熱合成或微波合成相比，它允許在溫和的條件下合成MOFs，同時減少反應時間。電化學合成MOFs 的關鍵思想是引入的金屬離子不是通過添加鹽溶液，而是通過電化學反應過程的結果。學者研究了陽極溶解電合成棒狀MOF-5 晶體的薄膜，利用在含H2BDC和氟化銨的水溶液中使用鋅電極，并在65 ℃下施加電壓（2 V），可以生成致密而厚的MOF-5 薄膜。同樣Liang 等[14]利用電解質溶液中的熔鹽和1-丁基-3-甲基咪唑 （BMiM）溴為模板合成了花狀MOF-5。

電化學法合成MOF 晶體的過程也非常迅速，只需幾分鐘，而且可以在環境溫度下完成，就像超聲化學方法一樣。該方法最大的缺點是孔隙體積小，結晶度差，比表面積相對較低，需要額外的電能輸入。

1.5 機械化學合成法

機械合成法是通過研磨或研磨固體來促進化學反應，不需要或只需要少量的溶劑固態合成MOFs 逐漸發展起來，與其他合成法相比是一種更簡單、更快的合成技術，可以取代傳統的溶劑密集型方法，利用機械力化學方法構建MOFs 顯著改善了多孔MOFs 的合成。由于反應物溶解度低，傳統的濕法合成方法無法制備一些MOFs，但是通過機械合成能夠實現。機械合成法可以允許使用低溶解度的MOFs 前驅體，如氧化物、氫氧化物和碳酸鹽作為金屬源，然后與有機配體產生的質子結合形成水，這種方法的一個重要優點是，可以只用水作為副產物合成MOFs，從而完全消除純化階段，也沒有太多的二次污染。按照這一思路，Tanaka 等[15]提出了氧化鋅和咪唑配體利用機械合成法制備ZIF-8 的方法。

機械化學合成法溫度不像溶劑熱法那樣高，時間也明顯短，平均只有幾個小時，干燥時間比實際合成本身要長，這種綜合的優點是節省了大量的時間。然而，存在晶體的尺寸大多是預先確定的，并且需要借助外部能源輸入。更重要的是，機械化學合成法規?；畲蟮木窒拊谟谒举|上是一種生產速度相對較低的批量處理技術。各個MOFs 材料的合成方法的優缺點在表1 中列出。

表1 主要合成方法的比較Tab.1 Comparison of main synthesis methods

2 MOFs 衍生碳材料活化過硫酸鹽降解有機廢水

大多數MOFs 材料對水敏感，金屬與氧的配位鍵相對較弱，導致骨架結構破壞，高比表面積和孔徑喪失，限制了他們在實際水環境中的應用。雖有部分MOFs 在活化過硫酸鹽中取得了令人滿意的效果，但MOFs 材料一旦溶于水就難以回收，低回收同樣嚴重制約他們在水體環境中的應用。最近，研究者們發現把MOFs 材料在惰性氣體的氛圍中進行煅燒，可以保持前驅體MOFs 材料自身的一切優勢，同時顯著提高其熱穩定性和化學穩定性。經高溫煅燒的MOFs 材料顯示出十分出眾的吸附和催化過硫酸鹽性能。MOF 衍生碳材料主要包括MOFs 衍生金屬化合物、MOFs 衍生的無金屬碳材料、MOF 衍生過渡金屬/碳復合材料等。

2.1 MOFs 衍生金屬化合物

傳統方法直接制備的金屬化合物不能得到具有高比表面積金屬化合物。研究發現MOFs 材料通過控制熱處理，隨著有機質含量的燃燒，骨架結構得以保留，可望制備出具有高孔隙率和高比表面積的金屬氧化物骨架。比如Yang 等[16]以雙金屬-有機骨架（Co/Fe bi-MOFs）為模板，一步法合成了多孔磁性鈷鐵氧體納米晶 （CoFe2O4-NC），比水熱制備的CoFe2O4納米顆粒更有效地降解BPA。引入氧空位（OVs）和提高電荷轉移效率（CTE）是提高催化劑活化過氧一硫酸鹽能力的有效途徑，Liu 等[17]以ZIF-67 為前驅體，通過部分磷化方法合成了具有豐富氧空位和顯著增強電荷轉移效率的CoP/CoOx異質納米顆粒，催化PMS 降解四環素（TC），實驗結果發現CoP/CoOx+PMS 體系具有較好的TC 去除性能，其準二級動力學速率常數分別是CoPx和Co3O4的10.3倍和77.4 倍，其中Co 的浸出率（0.06 mg/L）僅為CoPx和Co3O4的1/2 和1/3。此外，混合金屬MOF 衍生出具有獨特納米結構的多種異質結構復合材料，以提高過硫酸鹽活化的催化性能[18]。同樣，Wang等[19]利用蛋黃殼結構的ZIF-67/Ni-Co LDH 復合材料煅燒的具有雙殼結構的Co3O4/NiCo2O4異質結構。研究發現獨特的雙殼中空結構使反應物易于進入內外殼的活性位點，促進了反應物的快速濃縮。

2.2 MOFs 衍生的無金屬碳材料

無金屬碳材料能夠克服過渡金屬離子（如Co2+，Ni2+，Fe3+）過載造成的毒性和二次污染的缺陷。MOFs衍生的無金屬碳材料由于其優異的物理化學性能，已被用于過硫酸鹽活化下的難降解污染物的去除。一般認為碳納米材料的石墨化結構有利于過硫酸鹽的活化。同時，由于sp2雜化碳的電荷離域和邊緣/空位缺陷的構建，N 摻雜顯著增加了過硫酸鹽活化的活性位點。因此，富含N 的ZIF-8 和ZIF-67 常被煅燒合成高石墨化的N 摻雜的炭材料用于過硫酸鹽的活化。研究者Ma 等[20]以ZIF-8 為自犧牲模板制備了N 摻雜多孔碳（NPC），研究發現800 ℃熱解的NPC-800 可以保持ZIF- 8 晶體菱形十二面體形態，且氮摻雜含量達到15.20%。NPC-800 作為多相催化劑，在PMS 活化降解羅丹明B 和苯酚時，表現出比傳統過渡金屬基氧化物和普通碳材料更好的性能。與ZIF-8 高溫退火過程中Zn 容易蒸發脫除相比，ZIF-67 在熱解過程中形成了鈷基納米顆粒，需要酸洗。ZIF-67 煅燒碳材料的一個明顯優勢是在熱解過程中Co 金屬的催化作用會形成豐富的石墨碳。例如，ZIF-67 在N2/H2下熱解，制備出石墨化程度明顯、N 含量高的碳納米管材料。形成的納米管封裝在松散的框架介孔內有利于促進反應物質的擴散。

2.3 MOFs 衍生過渡金屬/碳復合材料

與金屬化合物和無金屬碳材料相比，MOF 衍生的M（過渡金屬）/C 復合材料在過硫酸鹽催化活化方面獲得了更多的關注，主要表現在：①碳骨架為污染物分子和其他反應物的吸附提供了大的比表面積和豐富的孔隙；②碳作為支撐物，防止金屬物種聚集、失活和浸出；③強金屬-載體相互作用誘導不同組分（C、M、非金屬摻雜劑）之間的協同作用，促進過硫酸鹽的活化。一般來說，MOF衍生的過硫酸鹽活化M/C 催化劑分為金屬納米顆粒修飾碳材料和單原子分散活性位點的M-C-N催化劑。利用水熱法制備了一種以過渡金屬Fe 為金屬節點且富含N 元素的MOFs 材料（Fe-ZIFs），通過碳化技術在N2保護的高壓作用下煅燒，實現碳材料的Fe，N 共摻雜，最終生成雙功能材料Fe-N-C，材料Fe-N-C 的比表面積高達600 m2/g，對高濃度的四環素的吸附去除率和最終降解率分別為76%和98%[21]。Chen 等[22]ZIFs 材料制備的Co-N-C 材料活化過硫酸鹽對雙酚A 的吸附去除率和最終降解率分別為82%和100%。很多研究也證明了利用在惰性氣體 （N2、Ar）中高溫煅燒MOF 材料，可以直接合成負載金屬離子的納米多孔碳材料。與傳統方法制備工藝比較，該方法具有金屬負載分布均勻、金屬負載率高以及金屬負載不易浸出，有利于活化過硫酸鹽的作用。比如王愛德等[23]以銅基MOF 為前驅體制備了納米多孔碳材料NPC@Cu，進行PMS 的活化，實驗結果發現，當NPC@Cu=0.1 g/L，PMS=2.00 mmol/L，pH=7 時，T=45 min，RhB 降解率可達到100%。類芬頓反應是一種極具潛力的氧化過程，耦合光催化氧化工藝所形成的類芬頓氧化反應，可以大大提升反應速率。比如Bai 等[24]首次采用一鍋法合成了以卟啉為有機配體，銅為金屬節點的超薄MOF（Cu-TCPP（BA）-MOF）。在可見光下活化PMS 降解10 mg/L羅丹明B，結果發現羅丹明B 在40 min 內被完全降解。

3 MOFs 衍生碳材料吸附去除有機廢水

由于MOFs 材料具有獨特有機-無機框架結構，高溫碳化可去除金屬離子，有機相可轉化為多孔碳材料，得到的碳材料表現出極高的熱穩定性和化學穩定性。其中MOFs 材料吸附有機物污染物的過程是一個較為復雜的過程，其吸附機理主要有π-π 共軛作用、酸堿共軛作用、靜電作用、氫鍵作用、金屬配位作用以及疏水作用等[25]。Zn 由于其低沸點（907 ℃）可以蒸發生成孔隙，所以鋅基MOFs的熱裂解可以產生孔隙率高、吸附性能好的多孔碳吸附劑，Pan 等[26]利用含Zn 的MOFs（ZIF-8）作為前驅體，得到多孔碳作為去除水中環丙沙星的有效吸附劑。MOFs 具有巨大的表面積和多個活性位點，這些活性位點可以通過合成后的功能化來定制，無需改變結構而備受矚目。Liang 等[27]通過MOFs 衍生碳的氧化改性，制備了一種有效的吸附劑，以有效去除燃料中的含氮化合物。MOFs 衍生碳對咔唑（CARB）和苯腈（BENZ）的吸附性能分別是活性炭的4 倍和26 倍。此外，與迄今為止報道的吸附劑相比，MOFs 衍生碳對CARB 和BENZ 的去除效果最好，吸附過程的主要機理是氫鍵作用。很多研究發現，MOFs 材料中的過渡金屬在高溫條件下可以作為一種催化劑，把有機連接體催化生成碳納米管，促進對污染物的吸附。Liang[27]根據Co（NO3）2·6H2O和Zn（NO3）2·6H2O 的物質量比例分別為3∶1、1∶1 和1∶3 制備3 種不同形式的Zn/Co-ZIF，在Ar 流量恒定和900 ℃條件下進行碳化制備Co-CNT/NPCX，研究發現在高溫的煅燒過程中Co 作為催化劑使得生物質碳被催化生成碳納米管（CNT），同時發現Co與Zn 摩爾比為3∶1 的材料喹諾酮吸附量最大，為118.3 mg/g，吸附機理主要為靜電吸附、金屬配位吸附和π-π 吸附。同樣，很多研究者在不同溫度下對MOFs 材料進行煅燒，研究不同溫度下熱處理對金屬-有機骨架納米多孔碳吸附性能的影響。MOFs衍生碳材料微晶粉末特性使其難以從液相中分離回收，造成二次環境污染，從而限制了其實際應用，為了克服這些缺點，一些研究人員將膜材料與MOFs 結合起來。然而，MOFs 與膜之間的結合力比較弱仍然是一個很大的挑戰。磁性吸附劑的特性為工程分離開辟了新的應用領域，Qu 等[28]利用比表面積大、易磁分離的Fe3O4納米顆粒摻雜到ZIF-8的吸附體中，一種可再生的磁性Fe3O4/ZIF-8 復合材料，并將其用于廢水中苯酚污染物的吸附去除。作者系統性地研究了pH 值、結合時間和初始濃度對Fe3O4/ZIF-8 吸附苯酚污染物性能的影響，以評估吸附容量和可重復使用性。得益于高吸附活性和豐富孔隙結構的雙重作用，所制備出的Fe3O4/ZIF-8 表現出優異的苯酚污染物吸附容量（129.8 mg/g）和吸附速率（20 min）。綜上，以MOFs 為模板或前驅體制備納米多孔碳材料已成為MOFs 材料的研究熱點之一。在適宜的條件下碳化MOFs 材料，可以得到比表面積更大、微孔結構更豐富的衍生碳材料；通過對前驅體MOFs 材料結構的設計可得到具有不同形貌和孔結構的多孔碳材料，且得到的碳材料具有高熱穩定性、化學穩定性。相對于前驅體MOFs 材料，衍生碳材料對水體中污染物的吸附性能更好，且其可應用于更加苛刻的環境中。表2 展示了MOFs 衍生碳材料對廢水中不同污染物的吸附對比情況。

表2 MOF 衍生碳材料對廢水中不同污染物的吸附對比Tab.2 Adsorption of different pollutants in wastewater by MOF derived carbon materials

4 MOFs 衍生碳材料吸附/氧化耦合處理污染有機物廢水

自由基都存在半衰期短和遷移距離近的缺陷，其中OH·小于1 μs，SO-4·30 ～40 μs，最小化活性自由基到目標有機分子的遷移距離的方法是優化催化性能的迫切需要，顯然吸附劑的濃縮大大地降低了自由基與污染物間的距離，可以明顯提高自由基的利用效率，制備吸附和催化過硫酸的雙功能材料來克服單獨工藝所帶來的缺陷。然而，經高溫煅燒的MOFs 材料顯示出十分出眾的吸附和催化過硫酸鹽性能，使有機污染物在固液界面通過吸附-催化-氧化三元耦合的方式被生成的自由基路徑和非自由基路徑降解。研究發現碳化鐵（Fe3C）由于其高反應活性和高比表面積，具有良好的活化PMS 的能力[35]。在PMS 活化過程中，Fe3C 不僅作為Fe（Ⅱ）源，還促進Fe（Ⅱ）再生，從而減少鐵沉淀。但Fe3C粒子的高表面能和固有磁性會阻礙活化活性，有利于聚集。Fe3C 與第二相（生物炭、碳球、粘土等）的復合是防止Fe3C 聚集的有效方法。Gan 等[36]通過對Fe2O3負載MOF—74（Zn）的簡單熱解過程制備Fe3C負載多孔碳（Fe3C—C）復合材料是可行的。Fe3C—C復合材料由Fe3C 和多孔碳組成，在激活PMS 時，具有良好的吸附和催化能力，結合了自由基和非自由基降解途徑，有利于高濃度水中EDCs 的快速去除。MOFs 碳基載體往往具有良好的吸附能力，可將目標污染物在催化劑上預富集，然后催化活化過硫酸鹽產生自由基對吸附的污染物進行原位降解，而釋放出污染物在溶液中進一步吸附的位點，重復吸附-降解循環保證了有機污染物的快速降解。Chen構建一個新型吸附催化雙功能Co—N—C 活化PMS 降解雙酚A（BPA），研究發現材料Co—N—C的吸附催化具有協同作用[37]。Li 等[38]開發一種雙功能催化劑FeCo—NC，通過活化過氧單硫酸鹽（PMS）高效催化氧化難降解有機物，研究結果不僅為PMS 活化提供了豐富的具有最佳結合能的CoN4位點，產生單線態氧作為活性物種，而且為有機吸附提供了豐富的吡咯N 位點。雙反應位點大大縮短了活性物質的遷移距離，從而提高了類芬頓催化性能。Hu 等[39]利用Fe、Cu 共摻雜制備了吸附催化雙功能材料Fe/Cu@NC-x，研究發現雙功能材料Fe/Cu@NC-x 中煅燒溫度不同導致雙功能材料中的N含量種類也會發生變化，根據相關性分析得出吡咯N 的含量多少直接影響材料的吸附和催化性能，其機理反應機理如圖1。

圖1 雙功能材料Fe/Cu@NC-x 活化過硫酸氫鹽降解雙酚A 的機理圖Fig.1 Proposed BPA degradation mechanism by Fe/Cu@NC-x/PMS system

雙功能催化劑的制備能夠克服吸附去除難以實現對污染有機物直接礦化去除，只能夠起到轉移富集有機物的作用，需要后續進一步處理；同時，吸附劑受吸附位點飽和的限制，大幅度地降低了吸附能力，更重要的是戰勝了在沒有吸附劑的情況下，單獨使用過硫酸鹽氧化工藝存在的以下缺陷：首先，自由基半衰期短，自由基難以與污染物高效接觸；其次，沒有催化劑、氧化劑和污染物三者直接接觸，僅通過水體進行電子傳輸，難以發生非自由基路徑以及導致電子傳遞路徑遠催化效果不佳的后果。

5 結束語

近年來，MOFs 衍生碳基材料因具有良好的物理化學性質穩定以及生物相容性等特點，吸引了廣大研究者利用過渡金屬負載碳基作為過硫酸鹽活化劑的研究興趣，同時過渡金屬負載碳基能夠克服金屬離子的浸出造成的環境二次污染以及避免金屬離子團聚的缺陷，是一種經濟、綠色安全的催化劑，代表著新一代過硫酸鹽催化劑的研究方向。盡管如此，利用MOFs 衍生碳基材料應用于有機廢水相關研究才處于初級階段，還有許多問題需要進一步探討和研究。

1）加強研究MOFs 衍生碳基材料負載過渡金屬催化劑中活性位的局域構建、空間分布、動態變化等，為吸附反應和類芬頓反應的機理研究奠定基礎。

2）目前，MOFs 衍生碳基材料應用于過硫酸鹽活化處理有機廢水，在分析強化吸附/催化氧化體系中吸附作用和催化氧化作用對污染物去除的各自貢獻沒有進一步分析，吸附作用和催化氧化作用耦合機理尚不明確。

3）目前，研究者們制備的MOFs 衍生碳基材料催化劑基本為粉末狀，粉末狀催化劑投加在有機廢水中存在難以回收、處理成本高以及造成二次污染等缺陷。我們需要進一步把粉末狀的催化劑制成膜以實現工業化以及產業化。在實現工業化和產業化的同時，可以采用農業廢棄物以及水廠活性污泥等為原料，這樣不僅可以節省成本，更重要的是能夠實現廢物利用最終達到以廢制廢的環保目的。

4）現階段的實驗基本處于小試階段，研究者還應加強對實際廢水的研究，以反映MOFs 衍生碳基材料在有機廢水處理方面工藝實際應用中的可行性。