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静电纺MOF材料的研究进展,你不容错过!
2021/1/13 16:50:07 易丝帮

导语:

金属一有机框架材料(MOFs)是近十年来发展迅速的一种配位聚合物,具有三维的孔结构,一般以金属离子为连接点,有机配位体支撑构成空间3D延伸,是沸石和碳纳米管之外的又一类重要的新型多孔材料,在催化、储能和分离中都有广泛应用。目前,MOF已成为无机化学、有机化学等多个化学分支的重要研究方向。

易丝帮梳理了近期关于静电纺MOF材料的研究进展,供大家学习!


1.长江师范学院赵文喜Nanoscale:在柔性碳骨架中构建金属-有机骨架衍生的异质(CoFe)Se2中空纳米立方体,作为耐用的钠储存负极

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➣通过模板辅助液相阴离子以及随后的静电纺丝和常规硒化处理,在一维碳纳米纤维骨架中形成了一种金属-有机骨架(MOFs)衍生的异质(CoFe)Se2中空纳米立方体(CoFe)Se2@CNS串联结构。

➣当作为钠离子电池的负极时,(CoFe)Se2@CNS电极表现出显著增强的电化学Na+储存性能,在5 A g-1下经过3650次循环后具有高达213.9 mAh g-1的嵌钠容量。

➣每个循环的容量降解率仅为0.0047%,尤其是在8 A g-1下经过5630次循环后,显示出极高的倍率性能和194.7 mAh g-1的超稳定循环耐久性。

➣这项工作为构建用于高性能碱金属离子电池的多元电活性组分异质结构提供了理论依据。

DOI: 10.1039/D0NR05345G


2. 西安交通大学王嘉楠&延卫Sens Actuators B Chem.:金属有机骨架衍生的Zn2+掺杂SnO2电纺中空纳米纤维能够智能检测甲醛

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➣通过简便的静电纺丝和退火工艺成功地合成了源自金属有机骨架(MOF)的Zn2+掺杂SnO2(ZZS)中空纳米纤维(HNFs),以实现低浓度的HCHO监测。

➣由于空心纳米结构和优化的Zn2+均匀掺杂行为确保了平稳的电子转移、丰富的化学吸附活性位点和氧空位,因此15wt%ZZS HNFs具有优异的气体传感性能,对100ppm HCHO的传感响应值为25.7,响应/恢复时间(12/45s)快。

➣与原始SnO2和其他ZZS HNFs相比,该纳米纤维在快速响应/恢复时间(10/2s)内的HCHO检测能力低至500ppb。

➣将15wt%ZZS HNFs组装成实用的HCHO实时监测和预警智能检测装置时,仍然具有对HCHO的高灵敏度,这在未来智能室内空气质量监测中具有广阔的商业前景。

DOI:10.1016/j.snb.2020.128819


3.基于聚合物纳米纤维-金属-有机框架纳米颗粒复合材料的自供电可穿戴压电传感器用于动脉脉搏监测

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➣提出了一种基于聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米纤维膜的新型可穿戴压电传感器,该膜包含用于动脉搏动监测的微孔锆基金属-有机骨架(MOF)。

➣添加5 wt %的MOF后,聚合物纤维毡的压电常数提高了3.4倍,但其柔韧性没有明显下降。在施加5 N的力时,纳米纤维复合材料的峰值电压为600 mV,优于许多柔性压力传感器。

➣纳米纤维复合材料压电性能的提高不仅与纳米纤维结晶度和极性β相含量(75%)的增加有关,还与纳米纤维的表面化学和形貌有关。

➣在正常身体条件下,附着在桡动脉上的传感器的压电输出结果显示,与纳米纤维PVDF腕脉监测器件相比,其输出电压(568±76 mV)和灵敏度(0.118 V/N)明显更好。

DOI: 10.1021/acsanm.0c01551


4.苏州大学路建美&陈冬赟ACS Appl. Mater. Interfaces:改性MOF-808负载聚丙烯腈膜,用于高效分离油/水乳液和去除重金属离子

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➣本研究采用溶剂热反应和静电纺丝法,设计并制备了一种改性MOF负载聚丙烯腈膜,可同时分离水包油乳液和吸附重金属离子。

➣该膜在空气中显示出超亲水性和超亲油性,而在水下具有超疏油性,能够有效分离各种水包油型乳液。

➣MOF-808具有较强的吸附能力,能在短时间内吸附不同浓度的重金属离子。分离效率高达99.97%,对重金属离子的最高去除率达到97.7%。此外,该膜还具有出色的可回收性和耐腐蚀性。

➣该膜在废水处理方面非常高效,在实际应用中具有很大的潜力。DOI: 10.1021/acsami.0c10290


5.香港中文大学张立教授等Nano Energy:一种将金属有机骨架嵌入纳米纤维转化为高性能锂离子电容器的通用阴离子交换策略

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➣转化型和合金型纳米材料具有广泛的电化学应用潜力,但严重的团聚和结构损坏阻碍了其作为坚固电极的成功应用。在这方面,需要二级基质来分离这种电活性材料并同时提供导电网络。

➣香港中文大学张立教授等报告了一种通用的同轴电纺丝辅助阴离子交换策略可在三维聚合物网络内构建金属-有机骨架(MOF)衍生的纳米结构,该过程发生在室温下的水溶液中,以同时进行成分和结构转化。

➣这种原位合成方法导致电活性材料的分散体系结构。作为概念应用的证明(例如锂离子电容器),在碳纳米纤维上合成了分散良好的MOF衍生CoSnx纳米颗粒,并显示出高能量、高速率和强大的Li+存储能力。

➣这项工作有助于开发一种通用的MOF基成分和结构演变策略,以实现高性能电化学应用。

DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104935


6.Angew:通过原位TEM揭示静电纺合金型钾离子电池负极纳米结构设计的进展

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➣华南理工大学张磊团队结合新的纳米结构设计和原位透射电子显微镜(TEM)来证明由成束的蛋黄壳单元组成的Sb基纳米纤维可以显著改善钾离子电池的性能。

➣电纺丝结合离子交换和随后的热还原来制造嵌在碳纳米纤维中的蛋黄壳Sb@C纳米盒(Sb@CNFs)。Sb纳米粒子内部在合金化/脱铝过程中发生了显著的体积膨胀/收缩,而空隙空间可以有效地缓解整体体积变化,塑料碳壳保持了电极材料的结构完整性。

➣Sb@C纳米盒是由碳纳米纤维缠绕而成的三维导电网络,这不仅提高了结构的稳定性,也提高了导电性。当作为PIBs的负极进行评估时,Sb@CNFs显示出显著的倍率性能和长循环寿命。

DOI:10.1002/anie.202004193


7.吉林大学中日联谊医院陈芳芳&王策教授Int. J. Biol. Macromol.:将金属有机骨架结合到具有增强抗菌活性的电纺壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维膜中,用于伤口敷料

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➣通过共混静电纺丝法将Cu-MOFs(HKUST-1)结合到电纺壳聚糖/聚乙烯醇(HKUST-1/壳聚糖/PVA)纤维中,用于伤口治疗。

➣HKUST-1/壳聚糖/PVA纤维表现出令人满意的物理性能,如机械性能、吸水率、水蒸气透过率等。

➣HKUST-1/壳聚糖/PVA纤维具有生物相容性,可以支持细胞粘附。由于引入了HKUST-1,HKUST-1/壳聚糖/PVA纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出良好的抗菌活性,抗菌效率达99%。

➣在动物研究中,与市售的壳聚糖敷料和壳聚糖/PVA纤维相比,HKUST-1/壳聚糖/PVA纤维更有效地治愈了伤口,并且炎症更少。DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.04.116


8.武汉理工麦立强教授&许絮副教授Chem. Eng. J. :原位生长金属-有机骨架修饰的电纺隔膜用于锂硫电池

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➣基于静电纺丝技术和低压化学气相沉积构筑了一种双层MOF-PAN/rGO-PAN纳米纤维薄膜,可直接用于Li-S电池隔膜。

➣相比于传统的液相法,采用低压化学气相沉积法可以在不影响纳米纤维薄膜结构和性质的情况下原位修饰MOF。

➣通过低压化学气相沉积原位生长的MOF颗粒紧密地附着在纳米纤维的表面上,这些暴露的颗粒可以最大程度地利用化学吸附来捕获多硫化物。

➣利用这种新型功能性隔膜组装的Li-S电池,可在0.5 C时可提供高达1302 mAh g-1的初始容量。在5 C的大电流密度下,循环600圈后,容量衰减率仅为0.03%每圈。

DOI:10.1016/j.cej.2020.124979


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