金属有机骨架材料作为一类较新的多孔材料，由于其结构的多样性和可定制性以及在各个领域的潜在应用而受到人们的广泛关注。近年来，MOFs作为一种很好的模板/前驱体，提供了多种具有多功能的多孔衍生物。MOF衍生的纳米多孔碳材料（MOFC）不仅在一定程度上继承了具有高表面积和孔隙率的MOF材料的优点，而且还展示出其他重要特性（例如，良好的导电性、出色的化学和热稳定性）。此外，由于其较大的暴露活性位点和便利的质量传输，相对于其整体同类物，纳米级MOFCs表现出显着改善的电化学性能。气凝胶具有超低密度，超大内表面空间和高孔隙率的特点。目前，基于MOF的气凝胶的研究报道很少。

近日，中科大俞书宏教授团队报道了MOF纳米纤维气凝胶作为优良的前驱体，在高温煅烧条件下可以有效避免纳米纤维之间的聚集，制备MOFC材料。MOF气凝胶制备的多孔碳材料可以作为有前途的硫载体和优异的ORR电催化剂。展示了多孔碳纳米纤维与聚集型碳纳米纤维相比具有良好的分散性能，从而提高了其电化学性能，揭示了纳米材料的分散情况显著影响其最终的电化学性能。此外，其他可作为构建气凝胶的构建单元的纳米材料，包括一维材料(如碳纳米纤维、碳纳米管、细菌纤维素)和二维材料(如石墨烯和MXene)，可用于MOF基复合气凝胶及其衍生物的模板合成。与分散的HPCNs相比，分散良好的HPCNs显示出增强的电化学性能，这表明纳米材料的分散情况会显着影响其最终性能。使用MOF纳米纤维气凝胶作为前体的当前概念将为具有良好分散性的MOF衍生纳米材料的设计提供新的策略，以用于其在能量存储和转换中的应用。相关研究成果以“Templating Synthesis of Metal–Organic Framework Nanofiber Aerogels and Their Derived Hollow Porous Carbon Nanofibers for Energy Storage and Conversion”为题目发表于期刊《Small》上。

方案1  HPCNs的模板合成工艺流程图。

图1. a）MOFN-20和b）MOFN-40的TEM图像。插图显示出它们的胶凝现象。c）比较MOFN-20和MOFN-40在甲醇溶剂中的分散性。d）MOFN-20和MOFN-40在77 K下的N2吸附等温线.e）MONF-40气凝胶，f）MOFN-20粉末和g）500mL直径约40nm的TeNW的数码照片。

图2. a）HPCN-20和b）HPCN-40的低放大倍率SEM图像。插图显示了它们的高倍SEM图像。 c）HPCN-40的高倍TEM图像。d）HPCN-20和HPCN-40的N2吸附等温线。HPCN-40的等温线垂直偏移1000 cm3g-1。

图3. a）HPCN-40 /硫的TEM图像。b）HPCN-40 /硫电极的典型充电/放电电压曲线在2.6-1.8V的电压范围内且以0.2 C的速率充电。c）HPCN-40 /硫电极的循环寿命和库伦效率。d）比较HPCN-20 /硫和HPCN-40 /硫电极在0.2 C下的循环稳定性。

图4.在O2饱和的0.1 m KOH中，不同时间长度下的超声作用下HPCN-20和HPCN-40的线性扫描伏安法（LSV）曲线，扫描速率为10mV s-1，旋转速度为1600rpm。

图5. a）HPCN-40-3％Co的TEM图像。插图显示了MOFN-40-3％Co气凝胶的照片。b）HPCN-40-3％Co的像差校正过的HAADF-STEM图像。c）不同Co含量的HPCN-40在饱和氧0.1 m KOH、扫描速率为10 mV s−1、转速为1600 rpm时的LSV曲线。d）HPCN-40-3％Co，P-Z8-Te-1000]和Pt/C催化剂的LSV曲线。

论文链接： https://doi.org/10.1002/smll.202004140