金属-有机框架(MOFs)衍生材料及其在储能器件和电催化领域的应用

• 作者: 刘文贤 叶绍凤 徐喜连 施文慧 曹澥宏 沙东勇
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 化学
• 关键词: 金属-有机框架衍生材料 多孔材料 储能器件 催化
• 年，卷（期）: 2018,（13）
• 所属期刊栏目: 材料与可持续发展(一)——面向洁净能源的先进材料
• 页码范围: 2129-2142
• 页数: 14页
• 分类号: O611
• 字数: 9385字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/j.issn.1005-023X.2018.13.001

摘要

金属-有机框架(MOFs)是一类由金属离子/团簇和有机配体通过配位形成的具有多孔结构的无机-有机杂化材料.MOFs具有比表面积高、孔径均一、结构可调等优点,受到了人们的广泛关注.然而,MOFs的导电性和稳定性较差,制约了其应用的进一步拓展.以MOFs作为前驱体,通过水热反应或煅烧得到组成、形貌、结构可调的MOFs衍生材料,既能够保持MOFs材料结构多样性和多孔性的特点,又能有效提高其导电性和稳定性,近年来已成为该领域的研究热点.然而,MOFs衍生材料单一的组成和结构,使其能够提供的性能(如电容性能、催化性能)有限,极大地限制了其相关应用的发展.因此,近几年除了研究制备各种不同MOFs衍生材料外,研究者们主要从MOFs衍生材料的组成和结构方面出发,制备出多样化且在各方面应用中(如储能器件、催化)表现出优异性能的材料.MOFs衍生材料作为性能优异的应用型材料,其研究较为成熟的组成和结构分别主要包括多孔碳、金属氧化物、金属硫化物、金属磷化物、金属氢氧化物以及纤维状结构、中空结构、核壳结构等.MOFs衍生材料不仅具有高的比表面积、均一的孔径分布,通常还结合了衍生多孔碳的高导电性及其他衍生材料(金属化合物或掺杂的金属原子及杂原子,如N、P、S等)的优异性能(如电容性能、催化性能),从而发挥出更加优异的性能.其中,MOFs衍生金属化合物材料具备多孔结构,能够提供优异的容量性能及催化性能等,且其性能通常优于通过其他方法制备得到的同种材料.从结构方面出发,近几年,研究者们通过调控前驱体结构亦或是反应条件,制备得到多种不同结构的MOFs衍生材料.一方面,部分制备得到的结构(如核壳结构、中空结构)可以缓解MOFs衍生材料在使用过程中所受到的冲击,从而表现出优异的循环性能.另一方面,通过调控MOFs衍生材料的结构,使其活性位点得到充分的暴露,从而使其性能得到最大化的发挥.本文综述了MOFs衍生材料的研究进展,包括组成特点、结构调控,及其在储能器件、催化领域的应用,最后阐述了MOFs衍生材料研究领域当前面临的挑战以及未来的发展前景.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	刘文贤	浙江工业大学材料科学与工程学院	3	7	2.0	2.0
2	徐喜连	浙江工业大学材料科学与工程学院	4	10	3.0	3.0
3	施文慧	浙江工业大学海洋学院膜分离与水科学技术中心	4	9	2.0	3.0
4	叶绍凤	浙江工业大学材料科学与工程学院	2	7	2.0	2.0
5	沙东勇	浙江工业大学材料科学与工程学院	2	7	2.0	2.0