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浙江大学彭新生教授-上海交通大学医学院陈昌教授合作团队:金属氢氧化物纳米线自限制法制备金属有机框架材料膜 精选

已有 4346 次阅读 2024-2-1 10:44 |个人分类:AMR Account|系统分类:论文交流

浙江大学彭新生教授-上海交通大学医学院陈昌教授合作团队:金属氢氧化物纳米线自限制法制备金属有机框架材料膜

近日,浙江大学彭新生教授和上海交通大学医学院陈昌教授的AMR述评文章“Metal-Organic Framework Membranes: Self-Confined Conversion from Metal Hydroxide Nanostrands”在线发表。文章着重介绍了采用金属氢氧化物纳米线作为金属前驱体,通过自限制转化制备高质量金属有机框架材料(MOF)膜的方法,总结了所制备的MOFs膜在气体分离等六个领域中的应用,并对自限制法制备MOFs膜的未来发展做了相应的展望。

关键词:金属氢氧化物纳米线,金属有机框架材料,膜,自限制生长

Dating back to 2013, our research group prepared MOF membranes by using metal hydroxide nanostrands (MHNs) and elucidated the self-confined conversion mechanism for the first time. In the following decade, we dedicated to expanding the application field of various MOF membranes prepared by this method.

1 文章内容简介

金属有机框架材料(MOF)膜具有高比表面积、孔道规则、孔径可调、吸附位点丰富等特点,在化工分离、能源、催化等领域有着广泛的应用。制备高质量的MOF膜是保证其在实际应用场景中发挥优良性能的前提条件。原位生长、二次生长和界面合成等方法已被应用于MOF膜制备,但要实现大规模制备仍需优化结晶过程及制备工艺等。

与上述MOF膜制备方法不同,金属氢氧化物纳米线诱导的自限制转化法,采用固态的金属氢氧化物纳米线作为金属前体,一旦配体与金属氢氧化物纳米线接触,会在金属氢氧化物纳米线表面形成MOF晶体。随着MOF晶体的生长,形成的MOF层逐渐将MOF的生长限域在金属氢氧化物纳米线存在的区域,最终形成高质量的MOF膜。采用金属氢氧化物纳米线诱导的自限制转化法在制备MOF膜材料中具有以下优点:1)易于控制MOF的成核和生长。首先,溶液中金属离子稀少,成核主要发生在金属氢氧化物纳米线表面;其次,配体主要通过MOF层的空隙/缺陷接触到金属氢氧化物纳米线,MOF晶体进一步生长后倾向于形成无空隙/缺陷的膜。2)MOF层与衬底之间的亲和力高。3)便于将客体分子/材料高效封装到MOF膜中。4)较易于大面积制备。目前,金属氢氧化物纳米线诱导的自限制转化法已经被用于多种MOF膜的制备。本文主要综述了近年来以金属氢氧化物纳米线为金属前驱体,采用自限制转化法制备MOF膜的研究进展。总结了所制备的MOF膜在气体分离、离子传导与分离、电子传导、白光二极管、衍生碳材料、催化等方面的应用,并展望了自限制转化法制备MOF膜所面临的挑战和机遇。

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2 AMR:请和大家分享一下这个领域可能会出现的研究机会!

作者团队:

采用金属氢氧化物纳米线诱导的自限制转化法,根据不同应用需求,能够制备出多种高质量的MOF膜。近年来,我们研究和探索了该方法制备的MOF膜在气体分离、离子传导与分离、电子传导、白光二极管、衍生碳材料、催化等领域的应用。除了上述领域,我们认为MOF膜材料在传感检测和生物医药等领域中可能会出现较多的研究机会。

3 AMR:您认为该领域当前最值得关注/最有争议的研究热点是什么?

作者团队:

金属氢氧化物纳米线在自限制转化法制备MOF膜当中扮演着关键的角色。目前来讲,能够用于制备MOF膜材料的金属氢氧化物纳米线的种类非常有限。我们认为,发展新型金属氢氧化物纳米线或者高活性的金属前驱体,丰富拓展MOF膜的类型是当前最值得关注的研究热点。

作者团队简介

彭新生,浙江大学材料科学与工程学院教授。长期致力于功能膜材料的结构设计、功能构筑和传质机理研究,并将其应用于能源与环境领域。承担了多项国家及省部级项目和企业项目。在ScienceNat. Nanotech.Nat. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.等发表期刊论文210余篇,授权发明专利40余项。

陈昌,上海交通大学医学院广慈桂冠教授,国家级创新人才,中国科协海智专家,上海交通大学医学院附属瑞金医院医学芯片研究所所长,中国科学院上海微系统与信息技术研究所兼职研究员,上海大学微电子学院联聘导师(博导),上海市实验医学研究院副院长,上海市体外诊断芯片技术创新中心主任,中国物理学会光散射专委会常委,全国卫生产业企业管理协会实验医学分会副主委,国际电工委员会生物数字融合系统评估组(IEC/SMB/SEG12)国内专家组成员。曾任比利时微电子研究中心(imec)资深研究员、博导,比利时荷语鲁汶大学(KU Leuven)客座研究员,美国斯坦福大学访问学者。长期致力于生物与信息技术融合(BTIT)领域的产学研,尤其是面向生命健康和临床医学应用的半导体硅基芯片技术。带领团队承担了6项国家重点研发计划、1项中国科学院项目等共计20多项政府项目或产业合作项目。曾在ACS NanoAdv. Mater.Angew. Chem. Int. Ed.Nano Lett.Nat. Commun.Nucleic Acids Res.等发表期刊论文60多篇,参与书籍篇章撰写2篇,授权或受理专利150多项。相关成果获海关总署一级成果奖、张江杰出人才、西欧DSM科技一等奖、imec杰出科学奖等。

邓正,上海交通大学医学院,助理研究员。2013年于中山大学获得学士学位,2018年于浙江大学获得博士学位。2023年加入上海交通大学医学院附属瑞金医院医学芯片研究所,主要从事功能材料用于肿瘤诊断与治疗。以一作(含共一)或通讯作者在ACS NanoNano Today(2篇)、Adv. Funct. Mater.(2篇)、J. Mater. Chem. A(2篇)、Small(2篇)、Energy Storage Mater.Chem. Eng. J.等SCI收录期刊上发表论文22篇,授权发明专利2项。

扫码阅读彭新生教授-陈昌教授合作团队的精彩Account文章:

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Metal-Organic Framework Membranes: Self-Confined Conversion from Metal Hydroxide Nanostrands

Zheng Deng, Chang Chen*, and Xinsheng Peng*

原文链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.3c00262

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