复合纳米材料的原位合成思路:基于二维金属有机骨架原位合成金属硫化物纳米颗粒

Smll-zhanghua二维金属有机骨架(2D MOFs)作为二维材料家族的新成员受到了全球科研人员的极大关注。由于2D MOFs具有结构和功能可调、活性位点多、比表面积大等优势,因此在气体储存,传感,膜分离和催化等领域展示出良好的应用前景。为了进一步拓展2D MOFs的性质、丰富其应用,构建基于2D MOFs的复合材料具有重要的科学意义。

近日,新加坡南洋理工大学张华教授及其科研团队提出了一种在2D MOFs上原位制备金属硫化物纳米颗粒进而形成复合材料的合成思路。该方法以金属-TCPP(金属为铜, 镉,钴; TCPP是分子式为tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin)的缩写)的2D MOFs作为模板和金属源,以硫代乙酰胺作为硫源,在温和的反应条件下原位合成金属纳米颗粒,并形成一系列2D MOFs与金属硫化物的复合纳米片,如:CuS/Cu-TCPP、CdS/Cd-TCPP和CoSx/Co-TCPP复合纳米片。通过对硫化反应时间的调控,可以达到对2D MOFs上金属硫化物的密度和粒径的控制。将CuS/Cu-TCPP复合纳米片作为活性层应用于光电化学池中,其展现出优异的光电响应特性,这主要归因于适量CuS纳米颗粒与Cu-TCPP所形成的CuS/Cu-TCPP异质结可以提高光生激子的分离和载流子的转移。这一合成思路的报道将有效促进新一代基于2D MOFs复合材料的构建、发展和应用。

上述研究结果发表在近期出版的Small (DOI: 10.1002/smll.201600976)上。