ZIF-67是一种典型的金属有机框架结构材料,其由钴离子和2-甲基咪唑络合而成,具有高的比表面积、大的孔隙率,相较于同类型的MOF来说,ZIF-67在光催化、气体吸附和膜分离领域等领域都具有很好的应用前景。
本期整理了3篇ZIF-67的最新研究进展,一起看下吧~
Advanced Composites and Hybrid Materials
多异界面的ZIF-67衍生的Co-N共掺杂碳管改性泡沫碳用于高性能电磁波吸收
近年来,分层多异接口微结构的合理构建正成为一种极具吸引力的策略,以获得轻质和优异的金属有机框架(MOF)基电磁波(EMW)吸收材料。
2025年3月15日,期刊Advanced Composites and Hybrid Materials报道研究人员通过在三维(3D)三聚氰胺泡沫(MF)表面简单原位生长ZIF-67 MOF纳米片,然后采用热解自催化过程,制备了具有多异界面的分层MOF衍生的Co-N共掺杂碳纳米管改性泡沫碳(Co-NC@CF),其中ZIF-67的含氮有机接头成功转化为Co纳米颗粒封装的N掺杂碳纳米管。
除了电介质-磁双重损耗机制的协同效应外,Co-NC@CF的分层异质和多孔结构还表现出良好的阻抗匹配、多极化损耗以及多重反射和散射。此外,众多的N掺杂原子和缺陷对于增强界面/偶极极化至关重要,从而增强EMW耗散性能。
因此,通过改变热解自催化Co-N共掺杂碳纳米管(CNT)的温度,可以有效地调节所制备的Co-NC@CF的EMW吸收性能,并且在800 °C下煅烧的Co-NC@CF显示出最强的EMW吸收能力,在14.96 GHz下厚度为2.25mm时,最小反射损失(RLmin)值为-51.56dB,填料负载仅为5wt%, 最大有效吸收带宽(EABmax)也达到6.88GHz,范围为11.12至18GHz。
这些优异的电磁性能可以使Co-NC@CF成为高性能EMW吸收材料的有前途的候选材料,这项工作为未来多级异质吸收材料的设计提供灵感。
文献名称:Self-catalyzed growth of Co–N codoped carbon nanotubes for advanced multi-heterointerface engineering in hierarchical carbonaceous microwave absorbers
Chemical Engineering Journal
棉纤维修饰的ZIF-67用于仿生全天候可持续光热脱盐
光热海水淡化是缓解全球水资源短缺的可行策略。然而,传统的蒸发系统存在局限,特别是当前的研究往往忽视了夜间和阴天条件,因此阻碍了全天候连续海水蒸发技术的发展。
2025年6月20日,期刊Chemical Engineering Journal报道研究人员受生物启发,开发了一种修饰有ZIF-67的棉纤维(ZIF-67@CF)的光热蒸发剂,可用于持续、经济高效的淡水生产。
研究发现,生物仿生ZIF-67@CF系统通过模仿叶片蒸发作用进行水分运输、毛细作用和根部盐离子去除,复制了红树林海水淡化。值得注意的是,ZIF-67@CF系统在模拟海水中实现了高达2.24kg m-2h-1光热蒸发通量,在一个太阳光照下,最高表面温度约为50.6°C。
为了验证ZIF-67@CF光热脱盐系统的稳定性,研究人员还进行了24小时室外实验,评估该系统在昼间和夜间条件下的强劲蒸发通量,从而证实其在各种环境条件下的可行性。
实验结果表明,夏季、阴天和冬季测试条件下,该系统在昼间的蒸发通量最高,分别为4.26kg m−2h−1、3.16kg m−2h−1和1.72kg m−2h−1。相反,在夜间记录到的蒸发通量最小,分别为2.18kg m−2h−1(夏季)、0.68kg m−2h−1(多云)和0.43kg m−2h−1(冬季)。
该项技术可以通过独立于昼夜变化的天气条件实现连续运行,为全天候、大规模应用高效光热海水淡化提供了新的见解。
文献名称:Harnessing cotton fibril decorated ZIF-67 for bio-inspired all-weather sustainable photothermal desalination
Advanced Functional Materials
原子层沉积制备连续大孔-微孔结构MOF薄膜用于生物传感
金属有机框架(MOF)的固有孔径通常集中在微孔范围,小尺寸孔径会不可避免的限制分子的穿透,导致催化反应的反应物/产物的扩散受限,阻碍性能提升。保留MOF晶体原始微孔,并引入大孔是打破微孔限制,实现快速传质有效策略。
2025年1月28日,期刊Advanced Functional Materials报道研究人员提出了一种构建分级三维有序大孔-微孔结构MOF薄膜的策略,连续的大孔-微孔MOF薄膜中的质量扩散和电荷传输得到了显著改善,赋予了薄膜优异的催化活性。
在该项工作中,研究人员在三维有序的聚苯乙烯微球模板表面通过原子层沉积ZnO纳米膜作为诱导层,当饱和前驱体溶液填充到模板的空隙中时,MOF在ZnO纳米膜的诱导下逐步结晶,形成薄膜结构。用有机溶剂去除模板后,就形成了具有有序大孔-微孔的MOF薄膜。该策略不仅可以实现大孔孔径的按需调控,MOF的种类也多样可变。
该研究将有序大孔-微孔ZIF-67薄膜与柔性器件集成,制备出的皮肤汗液葡萄糖传感器,其具有高达5280µA mM-1cm-2的灵敏度和低至0.28µM的检测限,传感性能远远高于大孔-微孔ZIF-67晶体和常规ZIF-67薄膜。
进一步的研究结果表明,大孔-微孔ZIF-67薄膜性能提升主要归因于葡萄糖分子的快速扩散、相互连接的大孔通道增强活性位点的暴露以及稳定的电子传导网络。
文献名称:Design and Assembly of Continuous Macro-Micro-Porous Metal-Organic Framework Film Assisted by Atomic Layer Deposition for Biosensing
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