N-HPC具有较高的比容量和循环稳定性2022-02-21 09:16:28
近年来，在体系中加入聚苯乙烯、聚偏氟乙酸等聚合物作为结构导向剂促使MOFs形成多级孔结构的方法逐渐被研究者关注。中国科学技术大学余彦课题组将聚苯乙烯球滤饼浸泡在ZIF-8前体溶液中，在聚苯乙烯纳米粒子间隙中原位合成ZIF8，随后通过刻蚀法去掉聚苯乙烯，得到具有有序大孔的三维ZIF-8，再经过高温碳化过程制得N掺杂异质多孔炭（N-HPC），这一材料的颗粒尺寸在1～3µm，孔径约为 170nm。将其作为 K+离子电池负极材料，发现N-HPC具有较高的比容量和循环稳定性，能够在2A/g电流密度下循环12000次依然保持157mA·h/g。这是因为有序大孔结构相较微孔更有利于K+的扩散，同时N掺杂也产生了更多的活性位点，可以作为一种高效电极材料应用于储能领域。2018年，华南理工大学李映伟教授课题组以聚苯乙烯（PS）微球为模板，采用甲醇-氨水双溶剂诱导的异相成核法首次合成出世界首例有序大孔-微孔MOFs单晶材料SOM-ZIF-8。可知SOM-ZIF-8呈正十四面体构型，具有三维有序定向排列的大孔结构，孔径范围在190～470nm。将其应用于催化苯甲醛和乙二腈的Knoevengagel缩合反应，结果表明具有大孔结构的SOM-ZIF-8催化活性是具有微孔结构的C-ZIF-8的4倍以上，同时由于这种材料具有稳定的单晶结构和低缺陷密度，循环使用7次后，活性未有明显降低，稳定性良好。SOM-ZIF-8 的问世将介孔MOFs进一步拓展至大孔，未来有望成为一类应用更加广泛的功能材料。
2020年，浙江大学李伯耿教授课题组开发了一种一锅法制备多级孔MOFs的方法，通过从MOFs前体、聚合物溶液中蒸发溶剂，使MOFs结晶和聚合物析出同时发生，从而制成兼具微孔、介孔和大孔的HKUST-1/聚偏氟乙酸，制备过程过程简单，制得的MOFs材料具有强度高、结构灵活可控和水稳定性高等特点。将其应用于CO2吸附，吸附速率高达0.821min−1，是常规微孔MOFs材料的3.5倍，同时吸附容量与微孔MOFs相当，同时在实验测试的所有压力下均能保持良好的气体吸附能力。
出自《多级孔金属有机骨架材料的合成及其在生物医药中的应用研究进展》作者王晓晨
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