MXene/导电金属有机骨架(c-MOF)复合材料的制备及其超级电容器性能研究

为制备电化学性能优异的超级电容器电极材料,采用在MXenes (Ti2CTx)表面原位自组装导电金属有机骨架化合物(c-MOFs)的方法制备Ti2CTx/c-MOF复合材料。考察了Ti2CTx含量对复合材料形貌结构及电化学性能的影响。通过调节Ti2CTx分散液的浓度,来控制Ti2CTx基底的量,从而控制c-MOF在Ti2CTx表面上的生长高度,最终探究出Ti2CTx/c-MOF复合材料的最佳形貌结构。研究表明0.25-Ti2CTx/c-MOF复合材料电极,在0.5 A·g−1电流密度下具有171 F·g−1的质量比电容,约为相同条件下Ti2CTx的2.5倍,c-MOF的1.3倍,展现出优良的储能性能。同时,由该复合材料构建的对称超级电容器,在3 A·g−1的大电流密度下循环充/放电5000次后,比电容保持率为62%,具有良好的稳定性。以上研究为制备新型Ti2CTx/MOF复合材料提供了科学指导和理论依据。

金属有机骨架复合材料的合成及应用研究

为了提高金属有机骨架复合材料的吸附性,针对金属有机骨架复合材料的合成及应用展开研究。文章描述了金属有机骨架孔隙中负载离子液体,还分析了离子液体/金属有机骨架复合材料在吸附与萃取中、大气环境介质中以及水环境中的应用,通过相关研究可知,采用离子热合成法与后合成法制备离子液体/金属有机骨架复合材料,能够充分发挥离子液体与金属有机骨架比表面积大、孔径均匀、孔结构可调的优势,可为相关研究提供参考。

金属有机骨架材料光热/光动力联合治疗的策略及进展

背景:金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)是一种由金属节点和有机配体组成的新型多孔材料。部分MOFs自身即具备光热转化能力或光动力效应,亦可作为载体负载光热剂或光敏剂,在激光诱导下产生活性氧或升高温度发挥光疗作用,被广泛应用于抗菌及抗肿瘤等生物医学领域。当MOFs同时具有这两种光疗作用时,可发挥协同治疗的效应,以弥补单独使用一种光疗方法的不足。目的:按照不同的结构总结目前提出的MOFs光热/光动力联合治疗策略,以期为联合治疗材料MOFs的结构设计、功能负载及临床应用场景提供新的思路。方法:以“金属有机骨架/金属有机框架,光动力治疗,光热治疗”为中文检索词,“Metal-organic frameworks,photodynamic therapy,photothermal therapy,phototherapy”为英文检索词,检索了PubMed、Web of Science、ScienceDirect、中国知网和万方数据库的文献,最终纳入76篇进行综述分析。结果与结论:①光热/光动力联合治疗可发挥相互增强的协同作用。②现有光热/光动力联合治疗策略主要包括了改性MOFs骨架赋予其光热、光动力效应,将光疗剂封装于MOFs,光疗剂与MOFs形成核壳结构,光疗剂在MOFs内原位还原,将光疗剂附着于MOFs表面以及热解MOFs以形成MOFs衍生的碳材料等其他特殊改性方法。③要构建特定的光疗MOFs结构,必须综合考虑光疗剂和MOFs的种类、尺寸、结合方式,选择不同的合成策略。封装结构合成过程简单,但仅适用于小粒径光疗剂;核壳结构稳定,但合成过程繁复;原位还原对光疗剂尺寸无特殊限制,但难以精确控制光疗剂在MOFs内部的生长;表面附着结构的合成步骤简便,但不能避免光疗剂提前聚集猝灭;热解MOFs合成条件要求高,且只有特定的MOFs才能实现。④现有的光热/光动力联合治疗策略主要被应用于抗菌、抗肿瘤治疗并表现出优异性能,具体的应用领域与光疗剂和MOFs自身的性质有关,还有部分用于类风湿性关节炎、抗凝溶栓治疗,其潜在应用场景十分广阔。⑤光热剂和光敏剂的临床转化目前仍处于起步阶段,其面临的关键挑战包括生物安全性评估激光照射参数的优化以及高效大规模合成方法的开发。

金属有机骨架及其复合材料在分离领域中的应用进展

金属有机骨架(MOFs)是一类由无机金属离子与有机配体自组装形成的新型有机-无机杂化多孔材料,因具有比表面积超高、结构多样、热稳定性良好、孔道尺寸和性质可调等优势,在分离领域表现出重要的应用价值。然而,采用传统方法制备的MOFs多为粒径在微米或亚微米尺度的晶体,且颗粒形貌不规则,因此限制了MOFs在样品前处理和色谱固定相等领域的应用和发展。构建基于MOFs的复合材料是弥补MOFs应用缺陷的一项有效措施,有望在保留MOFs优越的分离特性的同时,引入基体材料的特定性能。该文简要综述了近年来MOFs及其复合材料在吸附、样品前处理和色谱固定相等分离领域中的应用进展,并对MOFs在分离科学中的应用前景做出展望。

MOF基ZnO/NiO@C复合材料作为高性能锂离子电池负极材料

通过简单的溶剂热法和煅烧法制备了MOF衍生的ZnO/NiO@C多孔纳米复合材料,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其微观形貌和结构进行表征,利用X射线光电子能谱(XPS)分析了复合材料的元素组成,通过氮气吸附/脱附实验测试了复合材料的比表面积和孔径分布,结果表明:复合材料具有高比表面积和一定数量的介孔,在100 mA/g电流密度下,ZnO/NiO@C电极首次放电比容量为1489.7 mAh/g,循环400次后的可逆比容量为1078.0 mAh/g,容量保持率为72.4%。此外,通过不同倍率的充放电实验,电极的比容量可以恢复到初始倍率的75.28%,测试结果表明ZnO/NiO@C电极具有优异的循环性能和较好的倍率性能,良好的电化学性能是由于其多孔结构、高比表面积和丰富的电化学活性位点,降低了电荷的传递阻力,促进了离子的扩散,提高了倍率性能和循环稳定性。

金属-有机骨架复合材料的制备及其二氧化碳吸附性能

通过原位溶剂热法分别合成了HKUST-1、MIL-101、Ui O-66与羟基化介孔氧化硅泡沫（MCF-OH）的复合物,并对材料进行了PXRD、SEM、低温N2吸-脱附、XPS、TGA表征及298K下的CO_2吸附测试。结果显示：3种复合材料中都形成了对应MOFs的晶型结构,但由于各类MOFs金属中心的不同,MCF-OH对MOFs的形貌产生了不同的影响。其中,HKUST-1~#MOF-OH复合材料中MCF-OH的加入对HKUST-1的生长起到了导向作用,在两者界面间形成了新的介孔结构,并且其微孔孔径尺寸更接近CO_2的动力学直径。另外两种复合材料中MCF-OH的加入主要对其MOFs晶型颗粒的生长起到了限制作用,使其晶型颗粒尺寸减小,从而带来了比表面积的增加。3种复合材料的CO_2吸附量都较纯MOFs材料有所提高,并且由于HKUST-1#MOF-OH复合材料中微孔孔径尺寸的减小以及新的介孔结构的引入使其对CO_2的吸附更加高效,因此其较纯MOFs材料的吸附性能提升效果最为明显。

纳米金属粒子/有机物复合材料组织结构的探讨

采用高能球磨法制备了纳米金属粒子/有机物复合材料,运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射仪对复合材料的微观形貌特征和结构进行了分析研究,并探讨了球磨时间对复合材料微观形貌特征的影响。研究结果表明,经过超声振动后复合颗粒分布较均匀,100h球磨后锌粒的粒径大约为100nm左右,呈层片状分布,聚氯乙烯与锌复合后,均匀地包覆在锌粒的表面。球磨50h、80h、100h和120h铜粒的粒径分别为300nm、140nm、70nm和30nm左右,近似圆球状,石蜡可以完全包覆纳米铜粒子。

Co金属有机骨架模板制备NiCo水滑石/泡沫镍复合材料及电容性能

通过两步法先在泡沫镍(nickel foam,NF)上原位生长Co金属有机骨架(Co metal-organic framework,Co-MOF)纳米片阵列,再浸入不同浓度Ni^(2+)离子溶液刻蚀Co-MOF纳米片,在NF表面得到NiCo水滑石(NiCo layered double hydroxide,NiCo-LDH)。NiCo-LDH/NF继承了Co-MOF纳米片结构形成一级纳米片阵列,并在一级纳米片表面形成次级纳米片褶皱。在2 mmol Ni(NO_(3))2·6H_(2)O溶液中刻蚀得到的NiCo-LDH/NF表现出高容量、高倍率性能,在电流密度为5 mA·cm^(-2)时比电容为7 764.5 mF·cm^(-2),电流密度为20 mA·cm^(-2)时比电容为6 098.2 mF·cm^(-2),容量保持率为78.5%,在20 A·g^(-1)电流密度下经过5 000次长循环后,容量保持率为85.9%。与活性炭组装的混合电容器达到38.9 Wh·kg^(-1)的最大能量密度和8 000.0 W·kg^(-1)的最大功率密度。

金属有机骨架@纳米纤维素复合材料的制备及应用研究进展

金属有机骨架(MOF)材料和纳米纤维素(NC)是近年来受到广泛关注的两类新型功能材料,它们均在很多领域中展现出了潜在的应用价值和诱人的发展前景.MOF@NC复合材料将NC与MOF复合在一起,既有MOF材料的优点又兼具NC的优点,赋予了MOF材料更高的机械强度、更高的比表面积和更优异的性能,极大地扩展了MOF材料的应用范围.本文首先阐述MOF材料的制备方法,进而重点阐述MOF@NC复合材料的制备方法,归纳总结了MOF@NC复合材料在水净化、电极材料、生物医药等领域的应用,最后对MOF@NC复合材料的未来发展前景进行展望.

一种二维金属有机骨架用于水溶液中呋喃妥因和呋喃西林的检测

在溶剂热条件下通过2,5-双(2H-四唑-5-基)对苯二甲酸配体(H4dtztp)与稀土Eu3+自组装得到了一例二维铕金属有机骨架[Eu(dtztp)0.5(H2dtztp)0.5(DMF)3]·0.113H2O(Eu-MOF),其中DMF为N,N-二甲基甲酰胺。利用X射线单晶衍射、粉末X射线衍射、热重分析和元素分析等技术确定了Eu-MOF的空间结构、相纯度和稳定性,同时,对Eu-MOF的固态荧光以及抗生素检测功能进行了探究。结果表明:Eu-MOF属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数a=1.018(7)nm,b=1.103(8)nm,c=1.252(9)nm,α=115.963(2)°,β=92.604(2)°,γ=96.556(2)°。Eu-MOF在紫外灯照射下显示出明显的红色发光性能,且对水溶液中的呋喃妥因(NFT)和呋喃西林(NFZ)表现出高选择性的检测效果,检测限分别为3.88和5.44μmol·L^(-1)。通过实验和理论计算相结合的方法揭示了Eu-MOF对NFT和NFZ的荧光检测机理。

金属氧化物@金属有机骨架复合材料研究进展

金属有机骨架(Metal-Organic Framework,MOF)复合材料是一种新型功能性材料,其中金属氧化物@MOF复合材料因结合了金属氧化物和MOFs的许多特性而受到人们的广泛关注,成为近年来MOFs材料研究的一个重要方向。本文综述了金属氧化物@MOF复合材料制备方法的研究进展,主要包括外延生长法、气相沉积法、模板法等,并分析了它们各自的优缺点;概述了金属氧化物@MOF复合材料在催化、传感、生物医药、吸附与分离方面的具体应用性能,以及在电化学研究领域的潜在应用;并提出今后金属氧化物@MOF复合材料研究的主要方向是开发简单高效的制备方法、选取新功能性金属氧化物以及探索复合材料的其它新型结构,以拓展其在工业上的应用。

金属-有机骨架/石墨烯基复合材料在电化学领域的应用

金属有机骨架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)作为一种新型多孔晶体材料,具有大比表面积、高孔隙率、孔结构和形态特征可调等优点。但是传统MOFs的稳定性和导电性较差,限制了其应用。利用具有丰富官能团的石墨烯基材料作为模板生长MOF颗粒,不仅可以缓解MOF导电性能差和结构不稳定的问题,而且可以避免石墨烯片间的聚集和堆积现象。由于衍生物的结构和组成可调,MOF衍生物/石墨烯材料可以广泛应用于多个领域。综述了近年来MOF/石墨烯复合材料在电化学领域的应用,并指出了存在的问题及以后的发展方向。

金属有机骨架及其复合材料在食品安全检测中的应用

食品安全问题严重影响着人类的身体健康,开发高效、便捷、快速的食品安全检测方法十分必要。金属有机骨架材料(MOFs)是一类具有孔径均匀、粒子尺寸可调、比表面积高和热稳定性好等特点的新型多孔配合物,可根据要求针对性合成,已在食品安全检测中广泛应用。MOFs和其他功能材料(离子液体、量子点、石墨烯、磁性纳米粒子、金或银纳米粒子等)组装形成的复合材料,使MOFs在具有原有优点的基础上获得其他材料导电、发光、磁性、催化等优异性能,在传感检测和样品前处理材料方面引起了研究者的广泛关注。系统综述了MOFs及其复合材料作为色谱法的样品前处理材料或传感材料在食品安全检测领域,如农兽药残留、非法添加物、重金属离子和有机污染物以及微生物毒素等检测中的应用进展,并对其发展前景进行了展望(引用文献56篇)。

金属有机骨架-分子印迹复合材料的制备、表征及其对吗啉的吸附性能

以金属有机骨架为载体,通过表面化学修饰后再接枝分子印迹聚合物制备了一种对吗啉具备高选择性能的新型复合材料,用红外光谱、扫描电镜分别探测了所获材料的表面化学基团分布及形貌特征。研究了金属有机骨架-分子印迹(MOFs-MIPs)复合材料对吗啉分子的吸附动力学及选择性,测试了材料表面的结合位点分布特征,并考察了复合材料对水果粗提物溶液中吗啉的固相萃取效能。印迹材料可在150 min内达到吸附平衡,其对吗啉的静态吸附量为183.3 mg/g。Scatchard分析表明分子印迹聚合物表面主要存在两类吸附位点,高亲和位点的平衡离解常数K和最大表观吸附量Qmax分别为0.5679 g/L和326.5 mg/g,而低亲和位点的K和Qmax值分别为2.493 g/L和562.9 mg/g。印迹材料对吗啉的选择因子相对于甲基吗啉、乙基吗啉和甲基吗啉氧化物分别为2.47、2.48和2.24。MOFs-MIPs复合材料用于固相萃取时,在优化条件下单步洗脱中吗啉回收率达82.44%,显示了较高的富集效能,且这种材料可多次重复使用。

金属有机骨架复合材料在样品预处理中的研究进展

金属有机骨架(MOFs)材料是近几年涌现出的一类新型多功能多孔材料,以金属离子或金属簇为配位中心,与含氧或氮的有机配体通过配位作用形成多孔骨架结构。相比于其他传统无机多孔材料,MOFs具有比表面积高、孔隙率大、热稳定性好和结构与功能多样化的特点,因而被广泛用于气体存储、催化、吸附和分离等领域。MOFs复合材料在样品预处理方面的应用引起了研究者们的极大兴趣和广泛关注。由于MOFs材料和不同功能材料如高分子聚合物、碳基材料以及磁性材料组装复合,使MOFs复合材料的性能优于原来的MOFs材料。综述了近年MOFs复合材料在样品预处理的研究应用,尤其是在固相微萃取、固相萃取以及磁性固相萃取等方面的应用。

用于高性能超级电容器的金属有机骨架衍生Co(OH)_(2)/C-N@GP纳米复合材料

本文报道一种制备β-Co(OH)_(2)/氮掺杂碳石墨烯纳米复合材料(Co(OH)_(2)/C-N@GP)的方法。首先,我们通过在含羧基的聚苯乙烯(PS)乙醇分散体中使Co(NO_(3))2·6H_(2)O与2-甲基咪唑反应,合成了ZIF-67/聚苯乙烯的复合材料。然后将ZIF-67/聚苯乙烯复合材料高温碳化,同时与硫代乙酰胺和石墨烯反应生成Co(SO_(4))_(2)/C-N@GP。最后,Co(SO_(4))_(2)/C-N@GP在KOH水溶液中浸泡以获得Co(OH)_(2)/C-N@GP纳米复合材料。所制备的Co(OH)_(2)/C-N@GP的扫描电镜图显示尺寸为10~20 nm的Co(OH)_(2)很好地分散在石墨烯上。电化学分析表明Co(OH)_(2)/C-N作为超级电容器的电极材料表现出典型的法拉第电荷转移行为,并且当石墨烯存在时,其比电容可显著增强。在2 mol·L^(-1)KOH中,Co(OH)_(2)/C-N@GP在2 A·g^(-1)下表现出985.4 F·g^(-1)的高比电容,1000次循环后的比电容保持率为76.6%。

磁性金属有机骨架复合材料Fe_3O_4-COOH@MIL-101用于燃料油中含硫化合物的脱除

燃料油中含硫化合物的脱除一直是人们关注和研究的热点。采用溶剂热法原位合成磁性金属有机骨架复合材料Fe_3O_4-COOH@MIL-101,并利用XRD、SEM等技术对其进行表征。基于动态吸附实验,利用GC法分析检测,考察该复合材料对模型油中两种噻吩类硫化物苯并噻吩、二苯并噻吩的吸附脱硫效果。实验结果表明,Fe_3O_4-COOH@MIL-101复合材料兼具MIL-101和磁性微球的双重优异性能,Fe_3O_4-COOH@MIL-101复合材料对苯并噻吩和二苯并噻吩的平衡吸附量可以达到7.99 mg/g和24.60mg/g,具有较快的吸附反应动力学且符合动力学二级模型。

基于新型聚硫堇/金属有机骨架复合材料的电化学传感器用于检测对硝基苯酚

聚硫堇/金属有机骨架复合材料PTh/Cu(tpa)被制备并用于灵敏的检测对硝基苯酚(4-NP)。通过红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等仪器对Cu(tpa)及PTh/Cu(tpa)进行了表征。相对于裸电极及单一材料修饰电极,PTh/Cu(tpa)复合材料修饰电极对4-NP的检测具有更好的电化学响应,这可能归因于Cu(tpa)自身具有较大的比表面积,而聚硫堇的存在增加了Cu(tpa)的导电性,使得PTh/Cu(tpa)复合材料兼具有大的比表面积和良好导电性的性能,从而对目标物表现出协同的催化作用。在最优条件下,通过差分脉冲伏安法(DPV)对4-NP进行了检测,还原峰电流与4-NP的浓度在3×10^(-7)～1×10^(-5) mol·L^(-1)范围内呈良好的线性关系,检出限为7.1×10^(-8) mol·L^(-1)。

金属有机骨架及其复合材料在固相微萃取中的制备及应用

金属有机骨架材料是近几年涌现出的一类新型多功能多孔固体材料,由金属离子和有机配体自组装形成.基于其比表面积高、孔隙率大、热稳定性好和结构与功能多样化等优点,此类材料可作为潜在的吸附剂来对水体等环境污染物进行预处理分析.此外,金属有机骨架材料和不同功能材料如碳基材料、分子印迹聚合物材料以及磁性纳米粒子等组装形成的金属有机骨架复合材料,其整体性能较优于母体金属有机骨架材料.因此,金属有机骨架复合材料在样品预处理方面的应用也引起了研究者的极大兴趣和广泛关注.结合自己的研究工作,对近5年的金属有机骨架材料以及金属有机骨架复合材料,主要在固相微萃取样品预处理方面的应用进行了综述,并对其发展前景进行了展望.

手性金属有机骨架复合材料用于识别萘普生对映体

目的 将手性配体引入金属有机骨架材料中用来合成手性复合材料L-His-MIL-101(Cr)@SiO_(2)@dSiO_(2)。将制备的L-His-MIL-101(Cr)@SiO_(2)@dSiO_(2)作为吸附剂,采用紫外分光光度法对萘普生对映体进行手性识别与检测。方法 制备手性复合材料L-His-MIL-101(Cr)@SiO_(2)@dSiO_(2),通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和圆二色谱等对其进行表征;使用紫外分光光度法检测萘普生对映体,考察了影响材料吸附效果的因素,并检测了实际水样中的萘普生对映体。结果 L-His-MIL-101(Cr)@SiO_(2)@dSiO_(2)对萘普生对映体的去除率差异可达26.0%。结论 该方法制备的手性金属有机骨架材料可用于环境样品中萘普生对映体的识别。