金屬有機骨架(MOFs)納米纖維的宏量制備和MOF材料對水或濕度穩(wěn)定性調(diào)控研究取得重要進展
金屬有機骨架材料(MOFs)是一種由金屬離子和有機配體形成的具有多孔性的晶體材料。近年來，因其多孔及高度有序結構，可以獲得高比表面積的多孔碳材料，而廣泛應用于能量轉換和儲存領域。該材料的存在形式通常是一種單分散的微晶或者納米晶，以微孔的金屬有機骨架納米顆粒為結構單元構筑復雜組裝體是非常困難的，同時其衍生的材料多數(shù)缺乏形貌和孔結構的有效控制。?
最近，中國科學技術大學微尺度國家實驗室2012級博士生張旺在導師俞書宏教授的指導下，在該實驗室近年來發(fā)展的多重模板法制備系列無機納米線的工作基礎上（Acc.?Chem.?Res.?2013,?46,?1450-1461），以超細碲納米線為模板，成功地指引了ZIF-8(一種典型的金屬有機骨架材料)的生長，首次宏量制備了高長徑比以及直徑可控的金屬有機骨架納米纖維，并進一步將其轉化為多孔氮摻雜碳納米纖維。陰極電催化氧還原反應測試研究表明，這種多孔碳納米纖維的電催化活性遠高于直接碳化ZIF-8納米晶制備的微孔碳材料。通過磷元素摻雜，發(fā)現(xiàn)共摻雜的碳納米纖維具有優(yōu)異的氧還原催化活性，半波電位達到?~?-0.161?V?(/Ag/AgCl)，甚至高于商業(yè)鉑碳催化劑的活性。該研究工作為制備新穎的金屬有機骨架組裝結構及其衍生的多孔碳材料或金屬氧化物納米材料提供了一種有效的合成路徑。此成果以題為“Nanowire-Directed?Templating?Synthesis?of?Metal-Organic?Framework?Nanofibers?and?Their?Derived?Porous?Doped?Carbon?Nanofibers?for?Enhanced?Electrocatalysis”近期發(fā)表在美國化學會志上(J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14385-14388)?！?/p>
超細納米線模板法宏量制備金屬有機骨架納米纖維及衍生的多孔碳納米纖維
?
通過表面疏水修飾后增強金屬有機骨架材料對水或濕度的穩(wěn)定性?
?
此外，為解決目前大多數(shù)金屬有機骨架材料對水或濕度敏感而易引起結構變化并失去原有多孔性的實際問題，研究人員發(fā)現(xiàn)通過簡單的氣相沉積聚二甲基硅氧烷的技術，可在金屬有機骨架晶體的表面上形成一層約10nm厚的聚二甲基硅氧烷保護層。使得原本親水的金屬有機骨架材料，轉變成具有高度疏水的特性，從而阻隔了水分子的侵入。研究發(fā)現(xiàn)，這種表面保護層的形成不會影響金屬有機骨架的晶體原有的結構、多孔性以及催化活性位點的可達性(accessibility)，使得修飾后的MOFs能極好地維持其既有的氣體吸附和催化能力。研究表明，該方法可廣泛應用于多種MOF材料的表面疏水修飾，有效增強其對水(或濕度)的穩(wěn)定性。該工作以“A?Facile?and?General?Coating?Approach?to?Moisture/Water-Resistant?Metal-Organic?Frameworks?with?Intact?Porosity”為題發(fā)表在美國化學會志上(J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 16978-16981)。這項工作由俞書宏教授研究組和江海龍教授研究組合作而完成，共同第一作者是博士生張旺和碩士生胡應立。
上述研究受到國家重大科學研究計劃項目、蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心、中國科學院重點部署項目、國家自然科學基金委重點基金等項目的支持。
(微尺度物質(zhì)科學國家實驗室、化學與材料科學學院、蘇州納米科技協(xié)同創(chuàng)新中心、科研部)
版權與免責聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com