有机或金属-有机二维纳米材料的制备与应用

对石墨烯等二维材料的研究进一步引发了人们对相似结构的其他有机、金属-有机二维层状纳米材料的浓厚兴趣. 这些二维材料由于其优异的化学可剪裁性而受到关注, 预期未来在电子器件、催化和小分子分离等方面具有广泛的用途. 这篇综述系统地介绍了目前制备有机基二维材料的自上而下和自下而上的两大类方法, 总结了有机基二维材料在生物识别、小分子分离和纯化以及电学方面的应用, 最后讨论了有机基二维材料目前在制备和性质改进方面面临的问题和未来可能发展的研究方向.     

二维金属-有机骨架膜的制备及其在分离中的应用

膜分离在面向能源与环境问题的分离过程中具有极大的应用前景,近几十年内发展迅速.金属-有机骨架(MOFs)是一种新型微孔材料,具有孔结构均一、可调控、多样化的特点,用其制备的MOF膜在分离领域极具应用潜力.而二维(2D)材料的飞速发展,使2D MOF膜也成为倍受关注的一类新型分离膜.由2D MOF纳米片构筑成的超薄分离膜...     

二维金属或共价有机骨架材料的制备及其化学与生物传感应用

随着人们对以石墨烯为代表的二维（2D）纳米材料不断深入与扩展研究,近些年来,以2D金属有机骨架（metal-organic frameworks,MOFs）和共价有机骨架（covalent organic frameworks,COFs）为代表的2D骨架材料引起了人们浓厚的研究兴趣和广泛关注.与其它的中孔或微孔的纳米材料相比,这些有机骨架材料提供了均一的纳米尺寸的孔,并且相较于石墨烯,2D有机骨架材料可以预期性地设计和组装功能化的结构单元,如羧基、氨基、羟基等基团可以通过多样的化学反应人为可控地接枝到骨架上,这些优点有望使2D有机骨架材料成为新一代提高传感界面灵敏度和稳定性的功能材料.本篇综述分别对2D MOFs和COFs进行简单的概述,总结目前以“自下而上”和“自上而下”两种制备2D MOFs和COFs纳米材料的方法并对其做出简单的点评,介绍（2D）MOFs和COFs材料在化学传感和生物传感方面的应用,讨论了2D MOFs和COFs在传感应用中的潜质和关键性问题,并对未来2D MOFs和COFs的应用前景做出了展望.     

二维过渡金属硫族化合物纳米材料的制备与应用研究进展

二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）纳米材料是一种新型的类石墨烯材料,具有优异的电学、光学及催化特性.简要介绍了TMDCs的晶体结构和电子特性;详细综述了常用的制备方法,主要包括机械剥离法、水（溶剂）热合成法、化学气相合成法等,并总结了各种方法的优缺点;归纳了二维TMDCs在电子器件、光电器件、传感器、微波吸收、储能和催化等方面的应用研究进展;最后总结了该领域存在的问题,展望了研究前景.     

利用表面模板调控低维有机纳米材料的拓扑结构（英文）

自下而上的纳米结构制备法是一种在原子或分子水平上构筑纳米结构的方法;相比于自上而下的蚀刻技术,其可实现更小尺寸的半导体器件的制备。因此,这种自下而上制备法将是纳米技术未来的重要发展方向。然而,其中一个存在已久的关键问题是如何实现对所构筑的纳米拓扑结构进行精确控制。此文综述了近期关于如何调控由表面乌尔曼反应合成的纳米材料拓扑结构的研究。其中包括以下三个方面:首先,利用纳米结构与衬底晶格参数之间的匹配关系控制金属有机链的形状;其次,利用超栅格或者超分子模板对长链进行有效剪裁;最后,利用纳米结构与衬底之间对称性的匹配来调控环状和链状产物的形成。另外,我们对寻求普适性模板以调控更广泛类型的纳米材料的拓扑结构进行了展望。     

金属-有机框架衍生中空超级结构的研究进展:合成与应用（英文）

金属-有机框架(MOF)衍生功能材料的合理设计对于其应用具有重要意义.以简单MOF衍生物为基本单元组装成中空超级结构(HSSs)是提升材料性能的有效策略.目前关于MOF衍生物的综合评述已有诸多报道,然而鲜少针对HSSs的构筑和应用.本文系统总结了MOF衍生HSSs相关研究的最新进展.首先,根据结构差异将MOF衍生HSSs分为5种类型;其次,总结了由MOF衍生物构建HSSs的策略,着重阐述如何设计MOF前驱体和选择转化条件;随后,展示了MOF衍生HSSs在能源和催化相关领域的一些应用;最后,提出了MOF衍生HSSs研究领域所面临的挑战和机遇,旨在为MOF衍生材料的结构设计和性能强化提供一些思路.     

二维金属有机框架材料的剥层及其在选择性检测叶酸中的应用（英文）

与块状金属-有机框架材料(MOFs)相比,MOFs纳米片由于其超薄的厚度、大表面积及更多的活性位点而受到越来越多的关注。在表面活性剂的辅助作用下,通过自下而上的策略获得了超薄的MOF-2纳米片,与块状MOF-2相比,MOF-2纳米片呈现出肉眼可见的蓝色荧光,与此同时,MOF-2纳米片具有高选择性和高灵敏度检测水溶液中叶酸的能力,可作为叶酸的荧光传感器。该项工作通过将MOF-2的形貌从块体调整到2D纳米片,提高了其发光性能,同时也为设计和改进二维层状材料性能提供了新的思路与策略。     

二维共价有机框架材料中引入含氮配体用于络合金属催化（英文）

共价有机骨架材料(COF)也被称为有机分子筛,具有孔道结构开放有序、易于进行化学修饰改性、化学/热稳定性好等优点,是一种新型的有机聚合物多孔材料.近年来,以COF材料为催化剂载体负载金属化合物用于制备多相反应催化剂已经成为材料领域研究的热点,表现出高活性和高选择性.但是到目前为止,仍未找到简单有效地控制骨架中金属负载量和分散性的方法,这已成为该领域一个具有挑战性的课题.本文以2,2’-联吡啶-5,5’-二甲醛作为其中一个结构基元,成功把联吡啶配体引入到二维材料中.除此之外,由于COF是以亚胺键联接构筑形成的,因此框架中同时存在联吡啶和亚胺键两种含氮配体.我们通过红外光谱、结构模拟、元素分析、热失重分析、透射电镜(TEM)、X-射线光电子能谱、电感耦合等离子体色谱等手段详细表征了所制备的二维共价有机框架材料对醋酸钯(Pd(OAc)_2)分子的络合负载行为.研究发现,联吡啶和亚胺键均可参与配位Pd(OAc)_2,与亚胺键配位的Pd(OAc)_2分布于框架的层与层之间,而与联吡啶配位的则部分占据了框架的孔道,导致孔径减小.另外,由于框架中的联吡啶配体含量可通过加入2,2’-联吡啶-5,5’-二甲醛含量的变化实现线性调控,因此也可调节与其配位的Pd(OAc)_2含量,其负载量可控制在14.3–18.7 wt%,是目前已报道的二维COF中的最高值;另外,COF材料中调控金属负载量尚未见报道.TEM结果显示,负载在框架中的催化剂分子没有发生团聚,框架的孔道仍处于开放状态,因而反应底物可以自由地出入一维孔道并与络合的催化剂充分接触.另外,由于催化剂在框架内部可以达到分子级别的分散,而且其负载量和负载位置都易于控制,因而对有机反应表现出了优异的催化性能.我们尝试了以不同Pd负载量的COF为多相催化剂催化Heck反应.结果发现,Pd(Ⅱ)@75%BPy COF(Pd负载量为最高值18.7 wt%)的催化活性最高,对不同底物均表现出优异的催化性能,产率达73–96%,反应速率遵循一级动力学曲线.且催化剂经多次循环利用仍能保持高活性,框架的有序结构也未被破坏,因此该材料有望用于各种类型优异的多相反应催化剂.     

超薄二维MOF纳米材料的制备和应用

超薄二维金属有机框架材料(MOF)纳米材料是MOF材料中的一类,不同于传统体相MOF材料,超薄片状结构赋予了它高比表面积、丰富的配位不饱和的金属位点等独特性质,能够有效改善MOF在催化、分离和传感等领域中的性能。本文综述了近年来国内外在超薄二维MOF纳米材料的构建及制备方法的研究进展,其中包括自上而下法、自下而上法以及独立于二者的二维氧化物模板牺牲法等。同时,本文详细讨论了超薄二维MOF纳米材料在气体吸附与气体分离、催化、能量储存和传感平台等领域的应用前景,并对未来超薄二维MOF纳米材料的研究面临的挑战和机遇做了进一步的分析。     

修饰NADH模拟物的金属-有机三元环光催化制氢（英文）

将含有不同还原型烟酰烟腺嘌呤二核苷酸(NADH)活性中心模拟物的有机配体H_2L~1和H_2L~2与钴离子配位自组装获得2例具有氧化还原活性且带有正电荷的金属-有机大环Co-L~1和Co-L~2。选择阴离子型钌基光敏剂[Ru(dcbpy)_3]~(4-)(dcbpy=2,2′-联吡啶-4,4′-二羧酸)作为光敏中心,金属-有机大环结构作为质子还原催化剂,通过静电作用力将光敏中心封装在其空腔内部以加速光诱导电子转移(PET)过程,构建了人工光合成体系并应用于光解水制氢研究。相比于未修饰NADH模拟物的金属-有机大环Co-L~3以及未修饰NADH模拟物但配位环境相同的单核催化剂Co-L~4,由Co-L~1和Co-L~2构建的金属-有机大环主客体超分子体系的光催化产氢效率分别提高1.6和6倍,可能是由于NADH活性中心模拟物的引入以及主客体超分子体系的形成有利于光敏中心与催化中心之间的光致电子转移过程。     

纳米金属-有机框架材料的制备及应用

金属-有机框架材料(MOFs)自发现以来备受关注,其独特的高孔隙率结构特性、孔径可调以及可官能化等特点,在许多领域都有潜在的应用,如储气、分离、催化和热能转化等。纳米金属-有机框架材料(NMOFs)因具有纳米尺寸,既拥有传统块状MOFs的性质,也具备特殊的物理/化学特性,表现出更为优异的性能。本文介绍了MOFs的发展,及几种经典的MOFs结构及其应用;重点论述了近年来一些重要的纳米MOFs的制备方法和应用,并对纳米MOFs在新型材料领域中的应用及其发展方向进行了展望。     

二维金属纳米材料的合成及电催化应用的研究进展

基于各种电化学过程的能源转化技术是未来可持续能源利用和发展的关键, 而催化剂在其中扮演着非常重要的角色. 二维金属纳米材料因其独特的物理化学性质在许多电催化反应中都展现出巨大的应用潜力, 也因此受到了广泛关注. 本文介绍了二维金属纳米材料的常见合成方法与策略, 并综合评述了近年来该类材料在电催化应用领域中的研究进展, 重点探讨了材料的组分和微观结构等因素对其性能的影响机理, 最后对二维金属纳米材料目前所面临的挑战以及未来的研究方向进行了总结与展望.     

基于2,6-二(4-羧基苯亚甲基)环己酮的金属-有机框架化合物的合成与表征（英文）

以2,6-二(4-羧基苯亚甲基)环己酮(H_2L)为配体得到一例锰金属-有机框架化合物[MnL]_n,并运用红外、热重、循环伏安、固体紫外、X射线光电子能谱和X射线单晶衍射对其进行表征。单晶衍射分析表明该配合物属于三斜晶系,空间群P1,不对称单元由Mn(Ⅱ)离子和一个L~(2-)配体组成。配体两端的羧基均为单齿配位,配体中间羰基上的氧参与配位,每个配体L~(2-)和3个Mn.离子配位,形成相对稳定的三角形配位构型。配合物中的Mn.与氧原子形成六配位构型,其中赤道面中的4个氧原子来自4个配体L~(2-)中单齿配位的羧基,上下顶点的2个氧原子分别来自配体L~(2-)中的羰基,从而形成八面体构型[MnO_6]。拓扑分析表明该金属-有机框架化合物具有二维kgd结构特征。循环伏安测试表明在扫速为30 mV·s~(-1)时,半波电位为171 mV,固体紫外光谱表明该化合物的带隙为1.76 eV。该化合物在染料分子如亚甲基蓝、甲基橙的降解过程中,具有一定的光催化活性。     

2,2′-二甲基-4,4′-联苯二甲酸构筑的两个金属有机骨架（英文）

以2,2′-二甲基-4,4′-联苯二甲酸(H2L)为配体,采用溶剂热法合成了2个金属有机骨架:[Ni(μ_2-H_2O)(L)(DMF)(H_2O)]·0.5H_2O (1)和[Cd_(2.5)(L)(trz)_3(H_2O)_2]·2.5DMF (2)(DMF=N,N-二甲基甲酰胺,Htrz=1,2,4-三氮唑)。借助红外、热重、粉末和单晶X射线衍射对其进行了表征。单晶结构分析表明,1结晶于单斜晶系的P2_1/c空间群,镍离子处在拉长的[NiO_6]八面体中且分别被μ2-H_2O和L~(2-)配体连接形成二维sql拓扑网络。2结晶于单斜晶系,C2/m空间群,含有3个不同的镉离子且均为扭曲的八面体构型。3个镉离子被三氮唑负离子以μ_(1,2,4)-桥连,在ab平面形成二维的kgd层,这些层再被L~(2-)配体沿c轴支撑形成(4,8)双节点的三维flu拓扑网络。热重分析表明,1和2的网络分别在390和230℃发生分解。     

石墨烯/金属-有机框架复合材料制备及其应用

金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由金属离子与有机配体通过配位键连接而成的高度有序多孔网络框架。MOFs具有比表面积大、孔径可调、结构多样等特性,在材料、环境以及生物医药等领域的应用具有潜在的优势。但是,MOFs存在易水解、稳定性较低、导电性差以及不易加工等缺点,与其他材料复合是改善其性能的有效途径之一。石墨烯具有突出的化学稳定性、良好的导电性、光学特性和力学特性等性能。石墨烯与MOFs的复合可有效提高和改善MOFs光电性能、稳定性以及可回收利用性。本综述介绍了原位生长法、界面生长法和共混成型法等石墨烯/MOFs复合材料的制备方法。进一步论述了其在气体分离与存储、水体净化、化学传感器和催化剂领域的应用。最后,对石墨烯/MOFs复合材料制备技术的开发及其潜在应用进行了总结和展望。     

二维炭基多孔材料的合成及应用（英文）

二维材料是指厚度在纳米尺度,且在两个维度(长和宽)具有较大尺寸的材料。与块体材料相比,二维材料最大的特点是具有极高的表面/体积比,有利于传质、传热和离子扩散,因而在吸附、催化以及储能等领域有广泛的应用。近年来,随着石墨烯引发的二维材料研究浪潮,二维炭基多孔材料成为全世界关注的研究热点。而二维炭基材料的孔结构是影响其性能的关键因素。本文介绍了近年来二维炭基多孔材料的合成方法,包括炭纳米片及炭-无机复合纳米片的制备,讨论了制备条件对材料孔结构的影响。在此基础上,着重介绍了二维炭基材料在吸附、多相催化及储能方面的应用。最后,对新型炭基二维材料开发中仍存在的关键科学问题进行了总结和展望。     

模板法制备CdSe纳米材料及其光电性能（英文）

采用电化学沉积法,在阳极氧化铝(AAO)模板中成功制备出CdSe纳米管和纳米线。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)和能量色散X射线光谱仪(EDS)对材料的形貌、结构和元素组成进行了表征。借助紫外-可见吸收光谱等对材料光催化活性进行了研究。结果表明:通过控制沉积电量可成功制备CdSe纳米管和纳米线;CdSe纳米材料为立方晶型与六方晶型的混合,经350℃退火处理后,CdSe纳米材料中由立方晶型向六方晶型转变,光照开路电位差值明显增强,在0 V(vs SCE)电位下的光照电流密度也有所提高,光电转换性能增强;CdSe纳米线的吸收边在710 nm左右,禁带宽度约为1.85 eV,CdSe纳米管相对于CdSe纳米线具有更高的光电转换性能和光催化活性,经7 h光照后,罗丹明B降解效率高达53.93%。另外,本文还讨论了CdSe纳米材料在AAO模板孔壁的生长机理。     

二维导电金属有机骨架材料

金属有机骨架(MOFs)是由金属离子或簇与有机配体以配位键组装而成的晶态多孔材料,其高的孔隙率及功能可设计性使其广泛应用于各种领域.然而,传统MOFs多数电导率非常低,这严重制约了其在电学相关领域的发展.近年来,导电金属有机骨架尤其是二维导电金属有机骨架(2D ECMOFs)材料因其结构中独特的π-π堆积及π-d共轭作...     

基于液相法二维异质结的空间结构可控制备（英文）

近年来,二维材料异质结构的兴起进一步促进了二维材料领域的发展。在异质结构中,不同组分的界面作用或耦合效应会产生有趣的现象和特殊的性质。目前发现除材料组分外,空间结构也是影响异质结构总体性质的重要因素。尽管诸如干法转移和气相生长的固相法能够将原始或高度结晶的二维晶体制备出空间可控的异质结构,但是它们在很大程度上受限于低产率和高成本的缺点。相比之下,液相法虽然产物质量相对较低,但更适用于大规模生产功能性异质结构。然而,如何对组分的三维空间布局进行精确控制仍是目前液相法亟待解决的问题。在这篇综述中,我们介绍了通过湿化学法制备二维异质结构的最新进展,聚焦于对二维异质结构空间布局的控制。在本文的末尾,我们还讨论了此领域面临的挑战和潜在的机遇。     

金属-有机纳米管

金属-有机纳米管(metal-organic nanotubes,MONTs)是由无机金属离子和有机配体通过自组装方法构筑的具有纳米级隧道的框架结构,由于其管状结构独特的内部孔径、多样的拓扑结构及其在诸多领域的多重应用,越来越受到关注,是无机化学和配位化学等领域研究中的一个热点。本文评述了金属-有机纳米管的存在形式和构建策略,包括杯芳烃及环糊精类配体构筑MONTs、常规吡啶氮类配体或芳香羧酸配体构筑MONTs和混合配体策略构筑MONTs,着重介绍了近年来国内外金属-有机纳米管研究领域的最新成果和进展,并指出了金属-有机纳米管领域今后的研究方向。