中空MOFs材料制备及电催化应用的研究进展

水分裂、金属-空气电池和燃料电池等能源转换技术对解决未来的能源危机和环境问题至关重要.氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)和氢析出反应(HER)作为其核心反应,存在反应动力学速率较慢的问题,因此,开发研制高效的非贵金属电催化剂具有重要意义.金属有机骨架(MOFs)材料因具有高度可调的组成和多孔晶体结构,在不同的应用领域引起了越来越多的关注.中空MOFs纳米材料具有MOFs材料高度可调的组成和结构优势,又具有中空结构纳米材料的优点(如更快的物质传输、更丰富的孔隙率、灵活多变的活性组分、更多的暴露活性位点及对苛刻条件的更好相容性等),在电催化领域显现出巨大的应用潜力.本文对近几年来基于中空结构MOFs材料的制备及在电催化方面应用的研究进展进行了综合评述,并对该领域面临的挑战和发展前景进行了总结和展望.     

功能MOFs材料的研究进展

随着配位化学的不断发展,新配体的引入以及新合成方法的创新,使众多拥有不同孔径的材料被源源不断的合成出来.本文作者主要对MOFs材料在气体存储、光学、分子磁体和催化反应等方面的研究进展进行评述,并对这一新型材料的研究应用前景进行了展望.     

三维石墨烯材料制备方法的研究进展

石墨烯是由单层碳原子组成的新型二维碳纳米材料,因其众多独特而优异的理化特性,已成为近年来材料科学领域中最耀眼的明星材料。整合二维(2D)石墨烯形成具有微纳米结构的三维(3D)石墨烯材料,可有效调控石墨烯的电学、光学、化学、机械和催化特性。近期研究发现,基于3D石墨烯构建的功能器件在储能、环境、传感及生物分析领域表现出更为突出的性能。因而,制备新型3D石墨烯材料已成为当前石墨烯化学的研究热点。目前3D石墨烯材料的制备方法主要包括溶液自组装、界面自组装、模板介导合成法等。通过改变原材料或制备方法,可以有效调控3D石墨烯柔韧性、多孔性、活性面积、电子传递速度及传质等性能。本文介绍了当前3D石墨烯材料制备方法的研究进展,并简要评述3D石墨烯材料制备研究中所面临的挑战及应用前景。     

一维纳米结构材料制备方法的研究进展

本文综述了一维纳米结构材料的制备方法,总结了一维纳米材料的最新研究成果及发展趋势。参考文献80篇。     

MOFs光催化材料的设计和调控

环境污染和能源短缺是制约当今社会发展的重大问题。光催化技术可直接利用太阳能驱动一系列重要的化学反应,具有能耗低、反应条件温和、无二次污染等优点,是解决这一问题的有效途径。实现这个过程的关键在于寻找设计高效的光催化剂。目前,光催化材料主要由无机半导体组成,其结构的改造和修饰难度很大,难以根据实际需要来控制其大小、形状以及物理化学特性。而有机化合物具有优良的分子剪裁与修饰的功能,但它们却在坚固性与稳定性等方面具有明显的缺点。因此如果能发展既具有无机化合物的稳定性又具有有机化合物的可剪裁与修饰性的新型光催化材料,无疑将促进光催化的发展和应用。金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks, MOFs)正是这样一类结合了无机物的稳定性和有机物的可修饰性的杂化材料。 MOFs是一类以金属阳离子为节点、有机配体为连接体的多孔配位聚合物的总称。这类材料不仅拥有超高的比表面积、丰富的拓扑结构,而且其结构兼具可剪裁性、可设计性、易调变等特点,在气体吸附储存、分离、传感等领域都有广泛的应用。在催化领域MOFs也显示出巨大的应用前景：(1)比表面积大,有利于对反应底物的吸附,促进催化反应的进行;(2)组成多样,结构具可剪裁性、可设计性、易调变等特点,通过对其金属单元或者配体进行改变修饰,可以实现对MOFs结构和性能的调变;(3)MOFs中金属-氧单元之间由有机配体隔开,相当于分立的半导体量子点,在反应中不易发生团聚。并且各个分立的金属-氧单元之间可能存在协同效应,有利于保持催化剂的稳定性和产生高的催化活性。因此, MOFs材料是一类非常有潜力的异相催化剂。光催化是一类典型的多相催化技术,与传统半导体光催化材料相比, MOFs由于具有可在分子水平进行灵活调控的优点,在光催化领域的应用更有优势。此外, MOFs结构上的确定性为研究催化剂的界面电荷迁移和光催化机理提供了便利条件,通过对其构-效关系的研究和光催化反应机理的探索反过来有助于我们从微观尺度上进一步认识光催化的本质。 MOFs材料在光催化领域已经有了初步的研究。越来越多的MOFs材料被成功应用于光催化降解染料、选择性转化有机物、光解水制氢和CO2还原等反应。典型的有MOF-5、UiO-66和MIL-125系列等。近年来,已有少量的文献综述了MOFs这类材料在光催化领域的研究。这些文献主要围绕MOFs在光催化过程中所起到的作用,比如作为催化剂、助催化剂或载体来展开;或者是从MOFs的光催化应用领域,比如污染物降解、产氢、二氧化碳还原、有机物转化来分类展开。本文围绕如何设计合成高效的MOFs光催化剂,综述了近年来国内外关于提高MOFs的光催化性能而开展的相关研究工作,包括理论研究MOFs的能级结构及化学性质、在MOFs配体上修饰官能团调变其能带结构、染料或者金属化合物光敏化MOFs提高其光吸收性能、负载金属/碳材料及半导体复合提高光生载流子的分离效率等。最后,本文对MOFs光催化剂的未来发展趋势进行了展望,强调开发新型的MOFs光催化剂,并加强对MOFs光催化机制的研究,有助于指导现有MOFs催化剂的改良和设计新型光催化剂。     

Si/石墨复合负极材料的制备方法研究进展

目前,锂离子电池被广泛地应用于移动电子设备、电动汽车以及混合动力汽车,因此,对高比容量以及长循环寿命的需求也愈加迫切.石墨类负极材料具有优异的循环性能,但理论比容量较低（372 mA·h·g^-1）,难以满足日益增长的高能量密度需求.Si负极材料因具有较高的可逆比容量（3579 mA·h·g^-1）而引起广泛关注.但是,巨大的体积膨胀限制了Si负极的使用.纳米化可以有效的释放Si体积膨胀带来的应力变化,提高其电化学性能.然而,单独的纳米材料具有很高的比表面会引起诸多副反应,阻碍其实际应用.将纳米Si与石墨复合制备Si/石墨复合材料,可充分利用纳米Si和石墨的优点,有望成为新一代高能量密度和长循环寿命锂离子电池负极材料.截至目前,多种技术手段被应用于制备纳米Si/石墨的复合材料,其核心问题是保证纳米Si和石墨的均匀分散以及稳定的结合.根据石墨与纳米Si的复合过程可以将该类材料的制备方法分为：固相法、液相法、以及气相沉积法.本综述对现有文献报道的Si/石墨复合材料制备方法以及所面临的主要问题进行简要总结概括.     

金属有机骨架化合物（MOFs）作为储氢材料的研究进展*

氢的储存对于21世纪氢经济时代的发展至关重要。金属有机骨架化合物（MOFs）因具有纯度高、结晶度高、成本低、能够大批量生产和结构可控等优点,在气体存储尤其是氢的存储方面展示出广阔的应用前景。本文详细综述了近年来MOFs类化合物（MOF-5、IRMOFs和MMOMs）作为储氢材料的研究进展,介绍了各种用于改善MOFs材料储氢性能的结构改性方法,总结了MOFs储氢材料在理论模拟计算方面的研究进展,并指出了MOFs储氢材料目前存在的不足和发展方向。     

MOFs基材料高级氧化除菌

环境中的病原微生物对人类的健康造成了较大的威胁,传统抗菌剂不足以满足当今人类的需求,因此开发新型高效抗菌剂是目前重要的研究领域。由于具有较大的孔隙度、丰富的表面电荷、周期性分散的金属团簇和活性位点,金属有机框架(MOFs)基材料不仅能够通过可控地缓释金属离子实现除菌,还能通过光催化、活化过硫酸盐、类Fenton反应、电催化等高级氧化过程对细菌产生高效杀灭效果。本文系统总结了具有高级氧化除菌性能的MOFs材料及其复合物、衍生物和宏观器件的研究进展,对MOFs基材料的设计理念、抗菌性能和机理进行了讨论。最后提出了MOFs基材料在除菌领域所面对的挑战,并对其应用前景进行了展望。     

聚酰亚胺基材料制备类石墨材料研究进展

聚酰亚胺(PI)因其独有的分子结构和高碳含量,是制备优质类石墨材料的前体。同时其热处理加工程序简单,PI制备类石墨材料也有望从实验室走向实际生产。本文就近年来国内外针对PI基制备类石墨材料的研究现状,以不同的材料形式为板块,综述了PI基制备类石墨材料的技术路径和研究进展,重点介绍了PI基制备类石墨膜、碳泡沫和碳纤维的研究进展。     

氧化物超导材料的制备方法

本文系统地介绍了氧化物超导材料的制备方法及其进展。评论了固相反应法、熔融淬火法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、共分解法、化学喷雾淀积法、吸附法、物理气相淀积法、化学气相淀积法等方法的优点、存在的问题、应用范围(片材、纤维、薄膜)及其应用前景。     

微重力下聚合物材料制备的研究进展

阐述了聚合过程对重力的敏感性和微重力下的聚合机理,介绍了微重力条件下聚合过程的一些研究成果,同时对未来的空间微重力条件下聚合物材料的发展前景进行了分析.     

煤矸石制备环境功能材料的研究进展

煤矸石是当今全球排放量最大的大宗固废之一。根据煤矸石的结构特征及元素组成,将其制备成相应的高附加值环境功能材料。该类功能材料在水污染治理、大气污染治理和土壤修复等领域均表现出优异性能。从分类、改性方法、特性及应用情况等维度对基于煤矸石基环境功能材料进行介绍,并针对其制备和应用中的不足提出了改进思路,并强调注重绿色合成、高效回收,防止二次污染。     

钴基MOFs/石墨烯微纳结构电极材料的制备及其电容性能的研究

以氧化石墨烯为前驱体、Co(NO_3)_2·6H_2O为钴源、对苯二甲酸(H_2BDC)为配体、三乙胺为添加剂、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,通过一步溶剂热法制备了具有微纳结构Co_2(OH)2_BDC/rGO复合电极材料。Co_2(OH)_2BDC/rGO复合材料是由微米级的Co-MOF颗粒直接锚定式生长在还原氧化石墨烯表面形成的,而Co_2(OH)_2BDC是由定向排列的纳米棒自组装形成的类球形颗粒。研究结果表明:不同的GO的浓度对复合材料的物相结构、形貌及电化学性能有很大的影响。当GO的浓度为2 mg/ml时,在110℃,24 h溶剂热合成得到的Co_2(OH)_2BDC/rGO复合材料在电解液为1M KOH,5 mV/s下比电容为225 F/g。在恒流充放电测试中,当电流密度从3 A/g增加到10 A/g时,Co_2(OH)_2BDC/rGO的电容保持率为83.5%。在3 A/g下经过500次充放电循环后电容的保持率为93.9%。     

MOFs光催化材料的设计和调控（英文）

环境污染和能源短缺是制约当今社会发展的重大问题.光催化技术可直接利用太阳能驱动一系列重要的化学反应,具有能耗低、反应条件温和、无二次污染等优点,是解决这一问题的有效途径.实现这个过程的关键在于寻找设计高效的光催化剂.目前,光催化材料主要由无机半导体组成,其结构的改造和修饰难度很大,难以根据实际需要来控制其大小、形状以及物理化学特性.而有机化合物具有优良的分子剪裁与修饰的功能,但它们却在坚固性与稳定性等方面具有明显的缺点.因此如果能发展既具有无机化合物的稳定性又具有有机化合物的可剪裁与修饰性的新型光催化材料,无疑将促进光催化的发展和应用.金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)正是这样一类结合了无机物的稳定性和有机物的可修饰性的杂化材料.MOFs是一类以金属阳离子为节点、有机配体为连接体的多孔配位聚合物的总称.这类材料不仅拥有超高的比表面积、丰富的拓扑结构,而且其结构兼具可剪裁性、可设计性、易调变等特点,在气体吸附储存、分离、传感等领域都有广泛的应用.在催化领域MOFs也显示出巨大的应用前景:(1)比表面积大,有利于对反应底物的吸附,促进催化反应的进行;(2)组成多样,结构具可剪裁性、可设计性、易调变等特点,通过对其金属单元或者配体进行改变修饰,可以实现对MOFs结构和性能的调变;(3)MOFs中金属-氧单元之间由有机配体隔开,相当于分立的半导体量子点,在反应中不易发生团聚.并且各个分立的金属-氧单元之间可能存在协同效应,有利于保持催化剂的稳定性和产生高的催化活性.因此,MOFs材料是一类非常有潜力的异相催化剂.光催化是一类典型的多相催化技术,与传统半导体光催化材料相比,MOFs由于具有可在分子水平进行灵活调控的优点,在光催化领域的应用更有优势.此外,MOFs结构上的确定性为研究催化剂的界面电荷迁移和光催化机理提供了便利条件,通过对其构-效关系的研究和光催化反应机理的探索反过来有助于我们从微观尺度上进一步认识光催化的本质.MOFs材料在光催化领域已经有了初步的研究.越来越多的MOFs材料被成功应用于光催化降解染料、选择性转化有机物、光解水制氢和CO2还原等反应.典型的有MOF-5、Ui O-66和MIL-125系列等.近年来,已有少量的文献综述了MOFs这类材料在光催化领域的研究.这些文献主要围绕MOFs在光催化过程中所起到的作用,比如作为催化剂、助催化剂或载体来展开;或者是从MOFs的光催化应用领域,比如污染物降解、产氢、二氧化碳还原、有机物转化来分类展开.本文围绕如何设计合成高效的MOFs光催化剂,综述了近年来国内外关于提高MOFs的光催化性能而开展的相关研究工作,包括理论研究MOFs的能级结构及化学性质、在MOFs配体上修饰官能团调变其能带结构、染料或者金属化合物光敏化MOFs提高其光吸收性能、负载金属/碳材料及半导体复合提高光生载流子的分离效率等.最后,本文对MOFs光催化剂的未来发展趋势进行了展望,强调开发新型的MOFs光催化剂,并加强对MOFs光催化机制的研究,有助于指导现有MOFs催化剂的改良和设计新型光催化剂.     

模板法制备介孔材料的研究进展

从微孔到中孔或介孔材料的制备过程中．离子模板、乳液模板、液晶模板及至细菌模板得到广泛的应用．具有空间规整性的介孔材料就其介观结构所具有的空间群而言，有P6mm，P6 3／mmc，Pm3n，Ia3d；就其介观结构的形态而言．有二维六方，三维六方，双连续立方，La层状相，多层囊泡等．本文对MCM系列，SBA-n系列、MSU系列，以及那些较为单一的硅基品种FMS-16、HMS等的制备体系及其特点进行了综述．对介孔分子筛合成中常用的表面活性剂分子类型进行了归纳．本文针对的是单一表面活性剂作模板的类型，对那些混合型模板则未予详细介绍．     

超临界流体制备聚乳酸发泡材料的研究进展

石油基聚合物如聚苯乙烯等发泡材料因其质轻及优异的性能而受到广泛的应用.但是,石油基聚合物在自然环境条件下难以降解,存在"白色污染"的问题.因此,亟需开发绿色环境友好的聚合物发泡材料来代替石油基聚合物发泡材料.聚乳酸(PLA)是一种以可再生资源为原料的绿色高分子聚合物,因其具有完全生物可降解性,得到越来越多的关注.PLA...     

超微电极制备技术及材料研究进展

综述了超微电极电化学以及超微电极的制备方法和材料研究进展。重点介绍了自组装技术、模板法和新的刻蚀手段等技术在超微电极制备中的应用,从电极材料和包覆材料两方面对材料的研究进展情况予以说明,并对未来超微电极的发展趋势进行了展望。     

导热高分子材料的制备及其应用研究进展

导热高分子材料的制备能够为有机高分子在发光二极管、电子封装材料、工程材料等领域中的应用提供新的思路,进一步拓展了高分子材料的应用范围.本文在介绍导热型高分子材料制备方法的基础上,对新型导热高分子的开发情况进行了综述,包括热塑性、热固性等本征型导热高分子,以及以金属粒子及其氧化物、氮化物、碳材料等作填料的填充型导热高分子...     

体离子印迹材料的制备方法

离子印迹材料经过四十余年的发展,制备技术趋于成熟和多样化。根据离子印迹材料的主要特征,可将其大致分为三类：体印迹材料、表面印迹材料和磁性印迹材料。体印迹材料的识别位点分布于整个离子印迹材料中;表面印迹材料识别位点仅分布于离子印迹材料的表面;磁性印迹材料的识别位点既可分布于整个离子印迹材料中,亦可分布于表面,因其具有磁性容易分离而单独归为一类。本文综述了普通体离子印迹材料的制备方法,包括连锁聚合机理的本体聚合法、溶液聚合法、沉淀聚合法、分散聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法,及酚醛/胺醛缩合法、溶胶-凝胶法、自由基聚合和溶胶-凝胶结合法、以壳聚糖为配体和骨架的壳聚糖法等。此外,还总结了纳米级和热敏性体离子印迹材料的制备方法。最后,展望了体离子印记材料的应用和研发前景。     

MOFs/水凝胶复合材料的制备及其应用研究

金属有机框架(MOFs)具有大量的孔隙结构和活性位点,在气体吸附、催化、医疗等领域均发挥了巨大的作用。MOFs是晶体粉末,具有脆性较大、在水中易分解和不易回收等缺点,从而限制了其应用。通过MOFs与柔性高分子的复合,特别是与水凝胶的复合,极大地改善了复合材料的柔顺性、可回收和可加工性等特性,进一步拓宽了MOFs的应用领域。本文详细阐述了基于水凝胶MOFs原位生成法、MOFs /水凝胶同时生成法和水凝胶包裹MOFs法等三种不同方法制备MOFs/水凝胶复合材料的研究进展,并对上述三种制备方法的特点及其产物特征进行了总结,进一步归纳了复合材料在生物医药、催化、废水处理和气体吸附等领域的应用。最后,对MOFs/水凝胶复合材料制备方法的改进和复合材料应用前景进行了深入讨论和展望。