Small Methods:金属有机框架及其复合材料的制备和电化学应用

近年来,金属有机框架(MOFs)作为一类相对新型的多孔功能材料受到广泛的关注,也在不同领域展现出了潜在的重要应用前景,这些主要得益于它的结构优势:高孔隙率、高比表面积以及可剪裁的结构等。随着能源需求和环境污染问题的日渐突出,能够代替传统矿物燃料的便于携带的清洁能源的制备一直是科研工作者追求的目标。基于MOFs的诸多优势,他们在电化学领域的应用备受期待。MOFs由金属离子(或簇单元)通过有机配体连接而成,导电性且活性位方面是不利因素,因此提高MOFs导电性和活性成为实现其在电化学领域应用的关键。此外考虑到电化学应用的实际环境,提高MOFs的化学稳定性又是必须考虑的现实问题。

近日,日本产业技术综合研究所的徐强教授及其团队、宁波大学的伊斐艳副教授和中国科学技术大学的江海龙教授及其团队系统总结了以电化学应用为导向的MOFs及其复合材料的合成策略。该论文首先讨论了改善导电性和电化学活性MOFs的合成方法及其电化学应用;此外,重点介绍了提高MOF导电性和电化学性能的一种重要策略:即与其他高导电性/电化学活性的材料进行理性复合,构筑MOF复合材料,如:碳材料(碳纳米管、石墨烯、碳纳米颗粒)@MOFs,金属类(金属纳米粒子、金属氧化物、金属盐等)@MOFs,S@MOFs,PEO(导电介质)@MOF,或者直接把MOFs长在导电基底上等。此类复合材料实现了MOFs和无机材料各自优势的协同,极大的提高了电化学性能,拓宽了MOFs的应用领域。最后,论文进一步总结和讨论了MOFs及其复合材料在电化学应用上的优缺点,以及相关研究在未来面临的挑战与机遇。该论文发表在small methods (DOI: 10.1002/smtd.201700187)上。

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