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.     

缺陷金属有机框架在电催化小分子转化中的研究进展

金属有机框架(MOFs)丰富的活性位点和多孔结构使其在电催化领域受到广泛关注。通过缺陷工程调控MOFs的分子结构和孔道结构,可改变其本征催化活性及质荷传输能力,有助于提升其电催化性能。本文系统介绍了缺陷MOFs的构筑方法,及其在电催化水分解、氮还原和二氧化碳还原方面的应用,并对缺陷MOFs在电催化小分子转化领域的发展前景予以展望,以期为高效MOFs电催化剂的开发提供指导。     

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.     

导电金属有机框架材料的研究进展

金属有机框架材料是一类具有高比表面积的无机-有机杂化晶态材料,传统的金属有机框架材料由于其导电性较差,在电子器件领域的应用受到限制。近期研究表明,通过引入含有特定共轭结构的配体以增强其导电性等设计策略,能够成功制备出具有较高导电性的金属有机框架材料,从而拓展了其应用范围。本文系统总结了导电金属有机框架材料的设计策略、表征方法、研究进展以及其最新应用,并详细探讨了该研究领域中存在的挑战及其未来的发展方向。     

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(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...     

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.     

Two π-Conjugated Covalent Organic Frameworks with Long-Term Cyclability at High Current Density for Lithium Ion Battery

Organic lithium ion batteries (LIBs) are considered as one of the next-generation green electrochemical energy storage (EES) devices. However, obtaining both high capacity and long-term cyclability is still the bottleneck of organic electrode materials for LIBs because of weak structural and chemical stability and low conductivity. Covalent organic frameworks (COFs) show potential to overcome these problems owing to its good stability and high capacity. Herein, the synthesis and characterization of two π-conjugated COFs, derived from the Schiff-base reaction of 2,4,6-triaminopyrimidne (TM) respectively with 1,4-phthalaldehyde (PA) and 1,3,5-triformylbenzene (TB) by a mechanochemical process are presented. As anode materials for LIBs, the COFs exhibit favorable electrochemical performance with the highest reversible discharge capacities of up to 401.3 and 379.1 mAh g⁻¹ at a high current density (1 A g⁻¹), respectively, and excellent long-term cyclability with 74.8 and 72.7 % capacity retention after 2000 cycles compared to the initial discharge capacities.     

Single-Atom Electrocatalysts from Multivariate Metal–Organic Frameworks for Highly Selective Reduction of CO2 at Low Pressures

Single-atom catalysts (SACs) are of great interest because of their ultrahigh activity and selectivity. However, it is difficult to construct model SACs according to a general synthetic method, and therefore, discerning differences in activity of diverse single-atom catalysts is not straightforward. Herein, a general strategy for synthesis of single-atom metals implanted in N-doped carbon (M₁-N-C; M=Fe, Co, Ni and Cu) has been developed starting from multivariate metal–organic frameworks (MOFs). The M₁-N-C catalysts, featuring identical chemical environments and supports, provided an ideal platform for differentiating the activity of single-atom metal species. When employed in electrocatalytic CO₂ reduction, Ni₁-N-C exhibited a very high CO Faradaic efficiency (FE) up to 96.8 % that far surpassed Fe₁-, Co₁- and Cu₁-N-C. Remarkably, the best-performer, Ni₁-N-C, even demonstrated excellent CO FE at low CO₂ pressures, thereby representing a promising opportunity for the direct use of dilute CO₂ feedstock.     

三维钴基MOF[KCo7(OH)3(ip)6(H2O)4]·12H2O作为超级电容器的高容量电极材料

为了开发较高能量密度的超级电容器,我们通过简单的溶剂热反应合成了一种三维的钴基金属有机框架(MOF)化合物([KCo7(OH)3(ip)6(H2O)4]·12H2O,Co?ip;ip=间苯二甲酸根),并考察了其作为超级电容器电极材料的性能。Co?ip电极显示出高比电容、良好的循环稳定性和优良的倍率性能。在1 mol·L^-1 KOH溶液中,电流密度为1 A·g^-1时,其最大比电容为1660 F·g^-1。在电流密度为2 A·g^-1条件下,循环3000次后,其比电容的保持率为82.7%。优异的超级电容性能可归因于Co?ip具有纳米尺寸颗粒和三维的多孔结构。     

多孔金属有机框架材料作为锂金属负极保护层助力长寿命锂氧气电池

在众多能源储存系统中,锂氧气电池以其高达3500 Wh·kg-1的理论能量密度有望在性能上超越商用锂离子电池.然而,在电池充放电过程中,金属锂不可控的枝晶生长和严重的腐蚀问题极大地阻碍了锂氧气电池的发展.为了解决以上问题,制备了一种具有高比表面积、丰富孔道结构的金属有机框架材料(MOF-801),并将其设计成金属锂负极...     

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。