Cu-MOF基材料应用研究进展.docx

背景介绍金属有机骨架材料(Metal-organicframework,MOF)是一种由金属离子和有机配体通过配位键作用而构成的一类有机无机多孔材料.MoF因为具有较高的比表面积、可调节的孔径、较多的孔隙、多样的结构以及良好的化学稳定性等特征，在储能、催化、传感、吸附分离等领域都表现出不错的性能，成为各种先进应用器件的首选材料。随着研究的不断深入，MOF材料也常被用作制备其他高性能材料的前驱体.这些衍生材料在储能、催化、医学等领域都显示出广阔的应用前景。因此，进行MOF及其衍生材料的设计汇总具有重要的意义和应用潜力.°nbatteriesOWbMty&poro§3Chem8'本文亮点1分析了CU-MoF基材料的合成和设计策略；2重点介绍了它们在储检和催化等领域的应用进展；3展望了CU-MOF基材料在实际应用中仍需面临的挑战和机遇.内容介绍1制备方法及策略1.1CU-MOF的合成方法MOF中金属元素和有机配体的种类及配位方式的多样性，使得MoF的骨架结构具有无限可能.在此，以CU-MOF为例，简要介绍了MOF材料的常用合成方法（图2）。ffl2>Xu-Mor的介质东。用'mcNncA±K阶&的居。用，”.co：，*设*；<!图»(MOFMMMMaidW,e.lKC-MOtuF¼2aSrhrmalirJi<rMTI卜M11lbrtiMQtM11F'*Vh*11wli<<IU<rwnofth*pm«1”CwNDCA,ICSrhrmilif<li¾11*fCO.11U><nKlUiPnVaM'MFUi<licPlnVJMth*G>M<)KmnaMik*.Sarvut(btfn*44rrtnAF*pXi>mvwalImlkmCu-M<(thnGim,'在合成条件方面，通过优化溶剂种类、反应温度、反应时间、金属离子和有机配体的比例、调节PH值等均可实现对MOF的形貌调控.2CAMoF基复合材料的制法策略MOF材料是当下最炙手可热的研究热点之一，但从实验室到实际生产之间还有不短的距离,在此，仅以Cu-MOF的改性、衍生与复合为例，总结概述近期MoF材料的设计思路.YUan等“以ZMCu-MOF-199八面体纳米粒子为牺牲模板，获得了具有多孔八面体结构碳层包覆的Zn掺杂Cu2O纳米粒子（Zn/Cu：OC）.热解法获得的衍生物不仅可以继承MOF的复杂结构以及多孔隙特征（图3a<"）.，J)CuC俯介或隔戊帼tkc,>cetuetra*$MM-IIMr<T-l介瞋腌壮曲XX4.<.<W<4M)f的介KaMte*8*ZJf<Mm"f的介如MUY"IXpA«>*“rMArra4*4*<</<4.4Sir*4tx小1«/*r««v4h«M««/(.*rl.It:NUmx.MfvM“rtfdMVIIKIWlm“hvmmIm<3M<-M<H*i、卜“JyT±*MY<a,<W<-MOC*2应用最新进展2.1 锂圈子电池锂圈子电池(1.ithiumionbatteries,1.lBs)具有能量密度高、循环稳定性好、安全环保等优势，已经在诸多领域中实现了广泛应用.丰富的孔隙率和本征的氧化还原特性赋予其良好的电化学活性。通过综合光谱技术证明了每个配位单元3个电子氧化还原反应和每个铜离子1个电子氧化还原反应的机理(图4a).三4.2I>MOFaMK(3*rjUtdN4*>(xmK9cittll4tc.,r«cMMXffm“ct-R<T5>MBJFneiMf4aXU>Mr1.W“sintfunut<h11<k11rMalarpri21»CUTHQMWuskSrw>kvranTllKdJel,HkG>jPVCm<x11t3g<fS&.cj.,o4oOnryeF2.2 超级电容器超级电容器(SUPerCaPaCiIorS,SCs)是介于充电电池和常规电容器之间的一种新型储能装置，功率密度高、循环寿命长。MoF作为合成多孔储能电极材料的新平台显示出巨大的应用前景.3结论和展望目前，大的比表面积、高孔隙率和易调控的孔径分布等特点使MOF基材料在储能、催化、传感等领域蓬勃发展。然而，由于导电性能和稳定性较差，其发展十分受限.CU-MOF作为常见的经典MOF材料，诸位研究者因题而异，聚焦于不同的侧重点，开发了结构和功能多样的新型材料，不仅继承了MoF的良好稳定性，而且在电化学性能、催化性能及其他方面都展现出广阔的前景.本综述旨在以CU-MoF为例，梳理近年来针对MOF基材料的设计思路和应用效果，为铜基及其他金属中心的MOF基材料的研究提供参考。