外延生長(zhǎng)助力絕緣MOF的電化學(xué)集成
金屬-有機(jī)框架材料（MOF），具有可調(diào)的孔徑和豐富的活性中心，能夠與客體分子發(fā)生特異性的相互作用，因此被認(rèn)為是一類極具應(yīng)用前景的催化材料。將MOF應(yīng)用于電化學(xué)催化領(lǐng)域，可以極大豐富電化學(xué)催化劑和電化學(xué)器件的種類和功能，推動(dòng)領(lǐng)域交叉和跨越式發(fā)展。然而，大多數(shù)MOF的本征態(tài)是絕緣、不導(dǎo)電的，限制了它們?cè)陔娀瘜W(xué)中催化性能的表達(dá)。雖然目前已經(jīng)有一些導(dǎo)電性MOF陸續(xù)在實(shí)驗(yàn)室里合成出來(lái)，但是它們的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難，數(shù)量上還無(wú)法與海量的絕緣MOF匹敵。因此，如何提升MOF的電學(xué)性能，同時(shí)最大程度上保留MOF晶體自身的拓?fù)鋬?yōu)勢(shì)，對(duì)于揭示其本征電催化性能將具有十分重要的意義。
近期，復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系孫正宗、李巧偉和唐云課題組聯(lián)合報(bào)道了一種在石墨烯表面外延生長(zhǎng)MOF的新方法。該方法首先采用高導(dǎo)電性的本征石墨烯為外延生長(zhǎng)基底，以同樣具有六方對(duì)稱性的MOF為外延生長(zhǎng)對(duì)象，采用外延模板法的策略，在溶液濃度稀釋且可控的生長(zhǎng)條件下，制備出具有與石墨烯的晶面取向高度匹配的MOF單晶（GMOF）。GMOF晶體具有典型的二維特征：其平面/厚度比達(dá)到~1500，且晶體取向高度一致。相較于絕緣性的塊體MOF材料，GMOF顯示出與石墨烯更強(qiáng)的層間電子耦合作用，同時(shí)保留了MOF本身在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面的優(yōu)勢(shì)，顯著提升了其在電化學(xué)反應(yīng)中的電荷轉(zhuǎn)移效率和電催化活性，為絕緣MOF的高效電化學(xué)集成掃清了障礙。此外，該方法還被拓展到其它種類的絕緣MOF和二維基底（硫化鉬）上。
相關(guān)研究論文以“Epitaxial Growth and Integration of Insulating Metal−Organic Frameworks in Electrochemistry”為題，在線發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)志》 (J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 28, 11322-11327)。論文的第一作者為胡安琪碩士。該工作得到了復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的大力支持。
全文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b05869
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁(yè)的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其真實(shí)性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如涉及侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com