金屬有機框架（MOF）是一類有趣的功能材料，具有許多顯著的特點，如大表面積、高度有序孔隙、可調結構和獨特的功能，使它們在氣體分離、存儲、催化等方面大有發展前景。然而，普通MOF晶體不能滿足某些特定應用的所有要求。因此，納米尺度的 MOF 結構工程因其獨特的尺寸和形狀相關特性而越來越受到關注，這對于爲特定應用定制 MOF 至關重要。
超薄納米帶（NRBs）作爲一類准一維（1D）納米結構，由于其高表面體積比、高活性表面和高濃度，在過去幾十年中吸引研究者的關注。這些特性使它們能夠表現出獨特的電子結構、機械性能和優異的催化效率。到目前爲止，已經制備了各種無機NRBs，如金屬氧化物、石墨烯和貴金屬。然而，由于MOF複雜的成核和生長過程，超薄MOF NRBs的制備仍然是一個巨大的挑戰。MOF NRBs的制備需要MOFs的各向異性生長，即 MOFs的生長優先遵循一個特定的方向，但在其他方向沒有增長或增長非常緩慢，這是非常困難的，因爲這是三維結構的MOF晶體。
近期，新加坡南洋理工大學、香港城市大學張華團隊和北京化工大學劉軍楓團隊合作，首次成功制備了一系列的超薄MOF納米帶材料。該論文報告一種使用金屬氫氧化物納米結構作爲前體制備超薄MOF的一般方法，得到的MOFs顯示厚度小于10nm的准1D色帶狀形態。重要的是，該方法簡單、高效、通用，可用于制備一系列超薄 MOF NRBs。作爲概念驗證應用，制備的超薄MOF NRBs在DNA檢測中表現出出色的靈敏度和選擇性。其中，用納米氫氧化物前驅體替代傳統金屬鹽作爲MOF合成金屬源是該方法制備超薄MOF NRM(納米帶)的關鍵所在。該前驅體既可以爲納米帶的生長提供初期成核位點，又可以在納米帶生長過程中實現所需金屬離子的可控釋放。相關成果以“Ultrathin Metal-Organic Framework Nanoribbons”爲題發表在國際著名期刊National Science Review（NSR，IF=13.222）上。
圖文展示
Scheme 1.比較傳統的大塊MOF晶體制備方法(上)和金屬氫氧化物納米結構前驅體制備超薄MOF納米帶的方法(下)。
圖1-(a) CoBDC晶體結構。(b) XRD圖譜、(c) SEM和(d) TEM圖像。(d):膠體CoBDC NRBs在乙醇中的Tyndall效應。(e)單個CoBDC NRB的TEM圖像。(f) (e)中圓點圓形區域對應的SAED圖形。(e)中插圖:(010)平面上CoBDC NRB對應的晶體結構。(g)在CoBDC NRB邊緣區域拍攝的CoBDC NRB的HRTEM圖像。(h) codc NRB的暗場STEM圖象及其對應的EDX圖。(i)沿(i)中橙色線和藍色線分別測量的CoBDC NRBs的AFM圖像和相應的高度剖面。
圖2-各種超薄MOF NRBs的合成。(a) NiBDC NRBs的SEM圖像。插圖:NiBDC NRBs的XRD圖譜。(b)透射電鏡圖像。(c) NiBDC NRBs所選區域(白點圓圈)對應的SAED圖。(b)中插圖:(010)平面上NiBDC NRBs對應的晶體結構。(d) NiCoBDC NRBs的SEM圖像。插圖:NiCoBDC NRBs的XRD圖譜。(e) NiCoBDC NRBs的TEM和HRTEM圖像。(e)中插圖:(010)平面上相應的NiCoBDC NRB晶體結構。(f)中插圖:對應的SAED圖。(g) CoTCPP NRBs的SEM圖像。插圖:CoTCPP NRBs的XRD圖譜。(h)透射電鏡(TEM)圖。(i) CoTCPP NRB的HRTEM圖像。插入(h):(001)平面上CoTCPP NRB相應的晶體結構。 (i)中插圖:對應的SAED圖。
圖3- CoBDC NRBs的DNA檢測。
總之，該論文報告一種高效和通用的方法，通過使用相關的金屬氫氧化物納米結構作爲前體，合成一系列超薄 MOF NB，並已成功應用于DNA檢測，具有優異的靈敏度和選擇性。更重要的是，我們采用金屬氫氧化物納米結構作爲前體的戰略可以通過從金屬氫氧化物中釋放金屬離子來控制MOF晶體的生長，在MOF NRB的合成中起著關鍵作用。這一策略可能爲納米尺度的MoF的結構、面、尺寸、尺寸、形狀、結構、晶格菌株和組合物的工程開辟一條新途徑，從而具有獨特的物理化學特性和各種有前途的應用。
論文連接
https://doi.org/10.1093/nsr/nwz118
廈門大學碳納米錐子合成進展發表在Science Advances上
南京師範大學 有機框架(COFs)材料催化劑實現人工光合作用
中國石油大學（華東）MOFs可控堿解制備超級電容器電極材料研究成果
爲了方便交流學習，歡迎添加主編微信lrwxgzh，誠邀您入群！
更多精彩內容，歡迎關注微信公衆號 新材料資訊
免責聲明：本平台推出或轉載本文僅供讀者學習交流參考。文中圖片部分可能來自網絡，如若文中內容涉嫌侵權等問題，請及時聯系微信號lrwxgzh，我們會及時進行刪除處理。本公衆號僅爲讀者免費提供交流學習服務平台，歡迎各位科研達人投稿，分享個人科研生活、學術成果等有關科研的一切話題。投稿請聯系[email protected]，並備注“投稿”。如需轉載本文，請及時聯系微信號lrwxgzh，轉載須說明來源和作者。