金属有机骨架材料(MOFs)是一类重要的新型多孔配位聚合物。MOFs通过有机桥联配体和无机金属离子的配位构成有序空间三维结构,在催化、储能和分离中有重要的潜在应用,因而近年来受到广泛关注。
南京大学现代工程与应用科学学院邹志刚院士团队李朝升教授课题组通过表面修饰将MOFs锚定生长在有机聚合物材料表面(图1),进一步热解制备出有序结构的包覆纳米金属颗粒的掺氮碳管(图2)。MOFs薄膜在热解过程中形成的纳米金属颗粒不仅充当了掺氮碳管生长的催化剂,同时作为催化中心有利于电催化反应的进行。该制备方法有效降低了纳米金属颗粒在高温合成过程中的团聚问题。基于所制备的材料,进行了电催化氧还原、析氢以及析氧反应的研究,获得了优异的电催化(氧还原、析氢以及析氧)性能。本研究对于拓宽表面锚定金属有机骨架材料(SURMOFs)的应用具有一定的意义,为设计和合成多功能催化剂提供了新思路。该方法制备的催化材料还可能延伸应用于电化学储能、吸附、有机合成等其他领域。
图1. 表面锚定金属有机骨架(SURMOFs)及其衍生材料的制备示意图
图2. 表面锚定金属有机骨架(SURMOFs)衍生材料的电镜图
该工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2017, DOI: 10.1002/anie.201708385)杂志上。南京大学现代工程与应用科学学院2015级博士研究生贾淦为论文第一作者,2015级硕士研究生范国政完成电催化的理论计算部分,东南大学2015级博士研究生张雯为论文共同第一作者。李朝升教授和东南大学付德刚教授为论文通讯作者。该工作还得到了北京航天航空大学郝维昌教授、南京大学化学化工学院王喜章教授的大力支持。
该工作获得了科技部“973”计划、国家自然科学基金重点项目、“登峰计划B”等项目的经费资助。
论文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201708385/full
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