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麥立強教授團隊在國際知名學術期刊Chemical Society Reviews上發表綜述文章

發布:2020-05-13 11:47 來源:新材料研究所 字體:
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  近日,材料復合新技術國家重點實驗室學科首席教授麥立強教授團隊根據其課題組關于納米線材料、金屬有機骨架化合物(Metal organic Frameworks,簡稱MOFs)及MOFs涂層的結構設計與性能研究的基礎,在國際知名學術期刊Chemical Society Reviews發表了題為“Advances in metal–organic framework coatings: versatile synthesis and broad applications”的綜述論文。該篇綜述系統地總結了MOFs涂層的合成策略和應用現狀,并討論了其未來發展方向。

  MOFs作為一類新型的多孔晶體材料,由于其超高的孔隙率、超高的表面積、均勻可調的孔、充分暴露的活性位點、可調的形貌和豐富的組成,在諸多應用領域中引起了人們的廣泛關注。單純MOFs的特定幾何形態、有限功能和不盡如意的性能阻礙了其進一步的應用。為了解決上述問題,麥立強教授團隊通過復合MOFs涂層與功能化材料,形成具有協同優勢的先進復合材料,展現出巨大的應用前景。

  在論文中,麥立強教授團隊從合成化學的角度,基于金屬離子源和相應有機配體的不同狀態,重點總結了制備MOFs涂層的五種主要合成方法,包括液-液、固-液、固-固、固-氣和氣-氣合成策略,并對每種合成方法的形成機理、控制參數、優缺點進行了系統總結和比較。此外,詳細地介紹了MOFs涂層的許多前沿應用領域,包括電池、超級電容器、電催化、氣體分離、氣體吸附與儲存、光催化、傳感器、加氫反應、藥物輸送/細胞保護等,并討論了它們的結構-性能相關性。本文對MOFs涂層的深入理解將為MOFs基復合材料的合理設計提供更好的指導,及為MOFs的實際應用帶來新的機遇。

  在前期研究中,麥立強教授團隊開發了一系列的合成策略制備MOFs涂層,在材料和化學頂級期刊上發表了多篇論文。首次報道了一種普適高效的固-氣合成策略,通過低壓氣相超組裝和可控熱解的過程制備了一系列的精確碳限域納米結構,所制備的碳限域納米結構分別在電解水和儲鋰方面展現出優異的電化學性能(Nano Lett., 2017, 17, 7773-7781.)。該固-氣合成策略也被巧妙地應用在鋅鈷堿性電池中電極結構設計、富鋰正極材料的表面改性、鋰硫電池中正極和隔膜的設計、單原子催化劑的構筑,以解決相關領域中所面臨的科學問題并獲得較好的電化學性能(Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1802016; Sci. Bull., 2017, 63, 46-53; Energy Storage Mater., 2019, 23, 55-61; Chem. Eng. J., 2020, 395, 124979.)。通過調控金屬離子源和有機配體的狀態,開發了兩種簡易、普適的固-固和固-液合成策略,應用于鋰離子電池電極材料中均展現出優異的儲鋰性能(Small, 2017, 201701504; Nano Energy, 2020, 73, 104758)。此外,通過調控MOFs的熱解過程,成功地制備出了獨特的碳納米管組裝體和核殼結構(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 8212-8221; Nano Res., 2017, 10, 2364-2376.)。

  Chemical Society Reviews是化學領域最具權威的綜述期刊,刊載化學科學當前最重要的研究進展和評論。論文的發表顯示出MOFs涂層的重要性和發展潛力,也是國際權威期刊對這一新研究方向的肯定。

  文章鏈接:https://doi.org/10.1039/C9CS00806C

  通訊員:熊遠祿 審稿人:羅小寒

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