中空金属有机框架材料的研究进展

中空金属有机框架材料的快速发展为中空结构材料开辟了新的应用领域.本综合评述介绍了中空金属有机框架材料的制备方法,重点论述了中空金属有机框架材料及其复合材料在催化、光催化和电催化、吸附、气体分离、传感、超级电容器以及生物医学等领域的应用;同时也对具体的中空金属有机框架材料及其复合材料的制备和应用情况进行详细阐述.最后,对中空金属有机框架材料目前所面临的机遇和挑战进行了展望.     

基于金属有机骨架衍生电极材料的制备及其超级电容器性能研究

作为超级电容器的核心组件,其电极材料的性能直接决定了整个器件的性能.为进一步促进超级电容器的发展,开发性能优异的电极材料势在必行.金属有机框架(MOF)材料是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键形成的具有有序孔隙结构的配位聚合物.因具有高的比表面积、大的孔隙率及丰富多样的结构和功能等特点,MOF及其衍生物被广泛应用于超...     

金属有机框架材料的研究进展

金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)材料是一类由有机配体与金属中心经过自组装形成的具有可调节孔径的材料。与传统无机多孔材料相比,MOFs材料具有更大的比表面积,更高的孔隙率,结构及功能更加多样,因而已经被广泛应用于气体吸附与分离、传感器、药物缓释、催化反应等领域中。新兴材料的出现极大地促进了各个学科间的相互发展,本文综述了近年来MOFs材料的研究发展,包括MOFs材料自身的特点、国内外发展现状、应用领域以及复合MOFs材料的研究热点,并对今后的发展进行了展望。     

二维金属有机框架材料的合成及电催化应用

二维金属有机框架材料(MOFs)由于具备高比表面积、 多孔性以及丰富的活性位点等优异特性而受到广泛关注, 并且在电催化领域展现出巨大的应用潜力. 研究者们已在二维MOFs的可控制备与电催化性能调控方面取得许多突破性进展, 显示出相关研究对开发高性能电催化剂的关键作用. 本文总结了二维MOFs的自上而下和自下而上合成策略以及二维MOFs衍生物的典型合成方法, 概述了二维MOFs在各尺度下的电催化性能调控策略, 并介绍了各种合成方法和调控策略在电催化中的应用. 最后讨论了该领域面临的挑战, 并对未来的发展方向进行了展望.     

电子导电金属有机框架薄膜的研究进展

电子导电金属有机框架是一类兼具导电性和多孔性的新型固体导电材料, 目前在燃料电池、电催化、超级电容器、热电、传感等电学领域得到广泛研究. 由于导电金属有机框架材料不易加工成膜, 阻碍了其在电子器件领域的进一步发展, 因此近年来导电金属有机框架薄膜及其电学性能的研究备受关注. 从电子导电金属有机框架薄膜的制备方法及其在电学领域中的应用出发, 总结了该类电学材料最新的研究进展, 并对其今后发展所面临的机遇和挑战进行了简单展望.     

白光型金属有机框架材料的最新研究进展

金属有机框架化合物（MOFs）是一类备受关注的多功能杂化材料,结构的多样性使其表现出各种发光性能。尤其是环境友好、使用寿命长、效率高的白光MOFs材料的出现为新型发光MOFs的设计和制备提供了契机。我们旨在总结白光MOFs的最新研究进展,着重对其合成方法及应用进行综述,主要包括镧系离子共掺杂、镧系元素封装或有机分子捕获等获得可调控的白光MOFs的方法及其在温度、分子和金属离子传感器等领域的潜在应用。同时,针对白光MOFs材料面临的挑战和未来发展也进行了梳理。以期引起设计和构建新型发光MOFs的研究人员的关注与兴趣。     

基于金属有机框架化合物纳米电催化剂的研究进展

金属有机框架化合物具有比表面积大、孔隙率高、结构有序可控等特点,近年来作为电催化材料在电化学能源储存和转化应用中备受关注。本文从金属有机框架化合物作为前驱体制备电催化剂的独特优点入手,总结了目前该类材料在电催化领域的最新研究进展,并对其今后的发展趋势以及面临的机遇和挑战进行了简单的展望。     

金属有机框架材料用于去除环境污染物研究进展

金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是以有机配体为连接体以及以金属离子或金属离子簇为节点,由配位键自组装形成的具有周期性结构的金属配位聚合物.自20世纪以来,MOFs的研究取得了突破性的进展.研究发现,MOFs不仅在光、电、磁、催化方面具有潜在的应用前景,而且在识别与交换、存储与吸附、化合物的选择性分离等方面也具有日益广泛的应用,正在发展成为一种新型多功能材料.近年来,研究人员对MOFs在吸附去除各种环境污染物机理和应用进行了较为系统深入的研究.本文就以下几方面进行阐述:MOFs对农药分子的吸附去除;水中有机染料分子与PPCPs(药物及个人护理产品)的吸附去除;水中重金属离子的吸附去除;大气中PMs(悬浮颗粒物)的吸附去除四个部分.     

金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池及锂金属电池电解液中的应用

总结了金属有机框架(MOFs)材料在锂离子电池电解液中的研究进展.通过归纳锂离子电池长期存在的一些缺陷,随后将MOFs材料作为离子筛、人造负极保护层、准固态电解质以及用来调节电解液构型,使得锂离子电池的性能得到显著提升.最后,基于MOFs材料本身的特性,还对MOFs材料在电化学储能领域中的后续应用进行了合理地前瞻性展望...     

基于二氧化锰和金属有机框架化合物协同作用构建的立体复合阵列超级电容器电极

以硝酸锌、硝酸锰和2-甲基咪唑为原料,采用多步计时电位法和静置法,制备了氧化锌-二氧化锰-金属框架有机化合物（ZnO-MnO2-MOF）复合材料阵列电极。 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)等技术手段对比分析了该复合材料的结构和形貌,并采用循环伏安法、恒电流充放电、电化学阻抗和循环充放电法研究了电极的电化学性能。 结果表明,与氧化锌-二氧化锰（ZnO-MnO2）复合材料阵列电极（Csp=121 F/g,j=2.5 A/g）相比,由于二氧化锰和金属有机框架化合物（MOF）的协同作用,修饰MOF后的ZnO-MnO2-MOF复合材料阵列电极具有较小的内阻,电容器比电容（Csp=146 F/g,j=2.5 A/g）性能提升了20%,具有更好的可逆法拉第反应和稳定性。     

光电多孔共价有机材料的研究进展

多孔共价有机材料(Covalent Organic Materials: COMs)是一类通过共价键将不同几何构型和长度的有机配体组装成多维度多功能的多孔材料. 在COM材料体系中, 共轭结构赋予它优异的光电性质, 高的比表面积为静电电荷的分离提供了充裕的界面, 固有的可裁剪孔结构允许离子的传输, 加上高度有序的结构, 为载流子迁移提供了通道, 已经在半导体和能源转化与存储领域展示出诱人的潜力. 本综述围绕着COM材料, 总结其在半导体、能源转化(光解水、太阳能电池、燃料电池中的阴极氧化还原反应)、能源存储(锂电、锂硫、超级电容器)中的应用, 并根据当前研究现状, 提出了设计光电COM材料原理. 尽管光电COM材料的发展还处于萌芽期, 但它已经展示出不可低估的影响, 在半导体和新能源领域扮演着越来越重要的作用, 同时也给光电领域带来了新的机遇.     

Lithium–Lanthanide Bimetallic Metal–Organic Frameworks towards Negative Electrode Materials for Lithium-Ion Batteries

Novel lithium–lanthanide (Ln: cerium and praseodymium) bimetallic coordination polymers with formulas C₁₀H₂LnLiO₈ (Ln: Ce (CeLipma) and Pr (PrLipma)) and C₁₀H₃CeO₈ (Cepma) were prepared through a simple hydrothermal method. The three compounds were characterized by means of FTIR spectroscopy, X-ray diffraction, single-crystal X-ray diffraction, SEM, TEM, and X-ray photoelectron spectroscopy. The results of structural refinement show that they belong to triclinic symmetry and P space group with cerium (or praseodymium) and lithium cations, forming coordination bonds to oxygen atoms from different pyromellitic acid molecules, and leading to the construction of 3D structures. It is interesting to note that the frameworks exclude any coordination water and lattice water. As an electrode material for lithium-ion batteries, CeLipma exhibits a maximum capacity of 800.5 mAh g⁻¹ and a retention of 91.4 % after 50 cycles at a current density of 100 mA g⁻¹. The favorable electrochemical properties of the lanthanide coordination polymers show potential application prospects in the field of electrode materials.     

金属有机框架衍生的空心碳纳米笼的结构调控与锂硫电池性能研究

锂硫电池因其高理论比容量、低成本与环境友好等优点吸引了广泛的研究兴趣, 但实际应用仍受硫的利用率偏低、穿梭与极化效应严重等问题的制约. 本研究以金属有机框架材料为前体, 通过单宁酸蚀刻ZIF8、ZIF67和ZIF8@ZIF67@ZIF8颗粒产生空心内腔, 再经热解与碳化处理制得了粒径相近、笼壁组成与结构不同的三种空心碳纳米笼. 填充硫后用作锂硫电池的正极材料, ZIF8@ZIF67@ZIF8衍生的碳纳米笼展现出最优的性能, 在0.1 C时放电比容量达到1010 mAh•g^-1, 在1 C时仍可保留664 mAh•g^-1; 在0.5 C下循环300圈后仍可保留492 mAh•g^-1, 显著优于ZIF8与ZIF67衍生的碳纳米笼对比样. 前者优异的性能源于其特殊的笼壁结构与组成: 前体中Co的存在可提高其导电性, Zn物种的蒸发带来大的比表面积和丰富的微孔/介孔, 有利于硫的填充以及Co物种与活性硫物种的接触及催化转化, 从而有效地抑制穿梭与极化效应, 提高正极中硫的利用率, 表现出更优的锂硫电池性能.     

中空磁性金属微纳米材料种类及合成方法的研究进展

中空磁性金属微纳米材料在国防民生、新型能源、环境修复、生物医学等诸多领域应用广泛,高效合成性能优异的该材料一直是材料化学的研究热点。综述了中空磁性金属微纳米材料的种类及合成方法的研究进展,为进一步研发和优化该材料提供参考。     

金属硫化物在可充电电池中的研究进展

低成本、长寿命、高安全性、高性能且易于大规模生产的锂/钠离子电池已被证实为重要的二次储能设备。 电极材料对锂/钠电池性能与循环寿命影响极大,金属硫化物由于具有高比容量和低电势而极具潜力成为锂/钠离子电池负极材料。 在电化学循环过程中,由于金属硫化物容易产生穿梭效应和体积变化,从而电极材料结构被破坏,进一步导致电池容量衰退、稳定性降低。 本文总结了多种金属硫化物的微观结构调控策略,从三维空间构建到与其它材料的复合,增强了电极的导电性和减缓体积变化带来的负面影响,进而获得性能优异的金属硫化物负极材料。 通过对金属硫化物的结构与性能的讨论,对其研究前景进行了积极的展望。     

General Synthesis of Multi‐Shelled Mixed Metal Oxide Hollow Spheres with Superior Lithium Storage Properties

Complex hollow structures of transition metal oxides, especially mixed metal oxides, could be promising for different applications such as lithium ion batteries. However, it remains a great challenge to fabricate well‐defined hollow spheres with multiple shells for mixed transition metal oxides. Herein, we have developed a new “penetration–solidification–annealing” strategy which can realize the synthesis of various mixed metal oxide multi‐shelled hollow spheres. Importantly, it is found that multi‐shelled hollow spheres possess impressive lithium storage properties with both high specific capacity and excellent cycling stability. Specifically, the carbon‐coated CoMn₂O₄ triple‐shelled hollow spheres exhibit a specific capacity of 726.7 mA h g^?1 and a nearly 100 % capacity retention after 200 cycles. The present general strategy could represent a milestone in design and synthesis of mixed metal oxide complex hollow spheres and their promising uses in different areas.     

Recent Advances of MOFs and MOF-Derived Materials in Thermally Driven Organic Transformations

Owing to the almost boundless structural tunability, MOF and MOF-derived catalysts have recently exhibited structures of higher complexity, and hence, have demonstrated activity in a wide array of organic transformations. These reactions have a broad range of important applications ranging from pharmaceuticals to agriculture. Given the increasing number of publications in the area, this Minireview is focused on the most recent advancements in thermally driven organic transformations using both MOFs, nanoparticle@MOF (NP@MOF) composites, and several classes of MOF-derived materials. The most recent advancements made in materials design and the utility of these materials in a broad range of reactions are discussed.     

共价有机框架材料固定化酶的研究进展

共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一种新型的多孔材料,具有结构规整、骨架稳定、孔径结构可调等特点,被视为固定化酶的理想载体。我们主要总结了近10年来COFs材料作为载体,通过物理吸附、共价连接、包埋的固定化策略制备固定化酶的研究进展与应用,并讨论了COFs材料在酶固定化领域所面临的机遇和挑战。     

纳米过渡金属催化剂在有机合成中的应用进展

纳米尺度的催化剂具有高的比表面积和表面能, 其催化活性显著高于传统催化剂. 综述了近年来纳米级过渡金属催化剂在有机合成方面的应用, 并对其发展作了展望.