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麦立强教授团队在国际知名学术期刊Chemical Society Reviews上发表综述文章

发布:2019-05-13 11:47 来源:新材料研究所 字体:
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  近日,材料复合新技术国家重点实验室学科首席教授麦立强教授团队根据其课题组关于纳米线材料、金属有机骨架化合物(Metal organic Frameworks,简称MOFs)及MOFs涂层的结构设计与性能研究的基础,在国际知名学术期刊Chemical Society Reviews发表了题为“Advances in metal–organic framework coatings: versatile synthesis and broad applications”的综述论文。该篇综述系统地总结了MOFs涂层的合成策略和应用现状,并讨论了其未来发展方向。

  MOFs作为一类新型的多孔晶体材料,由于其超高的孔隙率、超高的表面积、均匀可调的孔、充分暴露的活性位点、可调的形貌和丰富的组成,在诸多应用领域中引起了人们的广泛关注。单纯MOFs的特定几何形态、有限功能和不尽如意的性能阻碍了其进一步的应用。为了解决上述问题,麦立强教授团队通过复合MOFs涂层与功能化材料,形成具有协同优势的先进复合材料,展现出巨大的应用前景。

  在论文中,麦立强教授团队从合成化学的角度,基于金属离子源和相应有机配体的不同状态,重点总结了制备MOFs涂层的五种主要合成方法,包括液-液、固-液、固-固、固-气和气-气合成策略,并对每种合成方法的形成机理、控制参数、优缺点进行了系统总结和比较。此外,详细地介绍了MOFs涂层的许多前沿应用领域,包括电池、超级电容器、电催化、气体分离、气体吸附与储存、光催化、传感器、加氢反应、药物输送/细胞保护等,并讨论了它们的结构-性能相关性。本文对MOFs涂层的深入理解将为MOFs基复合材料的合理设计提供更好的指导,及为MOFs的实际应用带来新的机遇。

  在前期研究中,麦立强教授团队开发了一系列的合成策略制备MOFs涂层,在材料和化学顶级期刊上发表了多篇论文。首次报道了一种普适高效的固-气合成策略,通过低压气相超组装和可控热解的过程制备了一系列的精确碳限域纳米结构,所制备的碳限域纳米结构分别在电解水和储锂方面展现出优异的电化学性能(Nano Lett., 2017, 17, 7773-7781.)。该固-气合成策略也被巧妙地应用在锌钴碱性电池中电极结构设计、富锂正极材料的表面改性、锂硫电池中正极和隔膜的设计、单原子催化剂的构筑,以解决相关领域中所面临的科学问题并获得较好的电化学性能(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.)。通过调控金属离子源和有机配体的状态,开发了两种简易、普适的固-固和固-液合成策略,应用于锂离子电池电极材料中均展现出优异的储锂性能(Small, 2017, 201701504; Nano Energy, 2020, 73, 104758)。此外,通过调控MOFs的热解过程,成功地制备出了独特的碳纳米管组装体和核壳结构(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 8212-8221; Nano Res., 2017, 10, 2364-2376.)。

  Chemical Society Reviews是化学领域最具权威的综述期刊,刊载化学科学当前最重要的研究进展和评论。论文的发表显示出MOFs涂层的重要性和发展潜力,也是国际权威期刊对这一新研究方向的肯定。

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  通讯员:熊远禄 审稿人:罗小寒

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