金屬有機骨架(MOF)材料是一種新型晶態多孔材料,因其多孔有序、比表面積大和結構可調變等特點而受到廣泛關注,並在氣體分離與存儲、催化及傳感等領域表面出了巨大的應用潛力。然而,傳統方法合成的MOF材料多爲三維塊體結構,它們結構單一,不能滿足衆多特殊應用的需求。近年來,通過對MOF材料的結構調控來探索MOF材料的新性質或新應用引起了全球科研工作者的廣泛關注和強烈興趣。
超薄MOF納米帶與三維塊體MOF材料相比具有更爲優異的性質。其不但具有一維材料的柔性和非定向性,同時還兼具二維材料的高比表面積及大量暴露的表面活性位點,有望産生獨特的結構特性及拓展MOF材料在新領域的應用。然而,納米帶材料的合成一直以來是一項挑戰,MOF納米帶的合成也不例外。
近日,新加坡南洋理工大學、香港城市大學張華教授課題組和北京化工大學劉軍楓教授課題組合作發展了一種通用的MOF納米帶材料的合成方法——納米氫氧化物前驅體合成法(如圖)。通過將納米氫氧化物前驅體替代傳統金屬鹽作爲MOF合成金屬源,首次成功制備了一系列超薄MOF納米帶材料。相關成果發表于《國家科學評論》(National Science Review, NSR)。
研究表明,納米氫氧化物作爲前驅體不但能爲MOF納米帶的生長提供初期成核位點,同時,MOF納米帶生長所需的金屬離子可通過氫氧化物前驅體可控釋放,這是形成超薄MOF納米帶材料的關鍵。利用該方法,作者以納米Co(OH)2,Ni(OH)2,Ni1/3Co2/3(OH)2以及AlO(OH)爲金屬前驅物,與不同的配體反應,成功合成了一系列不同種類的MOF納米帶材料。作者將制備的MOF納米帶材料用于DNA 傳感中,表現了優異的性能,且優于許多文獻報道的DNA傳感材料。
該工作提供了一種簡便有效的超薄MOF納米帶材料的合成方法,不僅爲探索MOF納米帶材料的新性質和新應用提供了可能,也爲其它具有不同結構、尺寸、組成等MOF材料的合成提供了新思路。(來源:《國家科學評論》)
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