原位透射电镜研究MOF裂解过程中金属颗粒的析出与迁移过程
2021-08-19徐开兵杨健茂
实验室研究与探索 2021年7期
关键词:结构
徐开兵, 崔 哲, 陈 晓, 杨健茂
(东华大学a.分析测试中心;b.材料科学与工程学院,上海201620)
0 引 言
金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs)是由过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料[1-3]。MOFs具有比表面积大、孔隙率高、孔道规则、孔径可调以及结构多样性等诸多优点[4-5]。这些独特的性能使其在气体储存、催化、分离、生物医学、光催化、电化学储能等方面展现出良好的应用潜力[1-2,6-8]。重要的是,由于在MOF前驱体中金属离子结点的排列规则,使其在惰性气氛下裂解时(N2或Ar),可以获得比表面积大且结构规则的金属纳米粒子耦合碳的复合物,该类材料在能源和环境领域已经显示出巨大的应用潜力。如Wang等[9]首先将Co-MOF纳米片阵列生长在柔性碳布上,然后在Ar/H2(95/5%)混合气氛中煅烧形成金属钴纳米颗粒嵌入到N掺杂的碳纳米片,接着采用原位磷化法在碳布上制备出嵌有CoP的N掺杂的碳纳米片阵列,用于提高硫负载量,进而实现高能量密度Li-S电池。Guan等[10]将Co-MOF纳米片阵列生长在碳布上,通过高温碳化将其转化为钴纳米颗粒嵌入到N掺杂碳纳米片阵列结构,最后通过氧化反应获得N掺杂碳包覆空心Co3O4纳米球的阵列结构,该材料作为双功能氧电催化剂,展现出高效的氧还原和析氧反应催化特性。虽然目前关于MOF在惰性气氛下裂解转变成金属纳米粒子耦合在碳中的报道较多,但是有关MOF裂解过程中金属颗粒的析出与迁移过程还有待进一步研究。
在高分辨透射电镜……
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