大多数金属有机骨架(MOFs)稳定性不足,限制了它们的应用范围。因此,设计和合成稳定的尺寸/形貌可控的MOF纳米晶至关重要,但也具有挑战性。
近日,扬州大学庞欢教授,南京邮电大学黄维院士报道了基于协同双配体和HSAB策略,提出了一种简便的制备形貌可控的三维(3D)柱撑[Ni(Tdc)(Bpy)]n MOF纳米晶的方法,可用于获得具有循环稳定性的SCs有效电极材料。
文章要点
1)研究发现,Bpy是一种配位调制剂,可以调节[Ni(TDC)(Bpy)]n MOF纳米晶从一维(1D)纳米纤维到二维(2D)纳米片状再到3D聚集体的形貌转变。这似乎与引入的Bpy的量有关,Bpy的引入使MOF晶体沿1D Ni-bpy线性链或2D Ni-Tdc网络方向生长。
2)与1D纳米纤维和3D聚集体相比,2D纳米薄片表现出更高的电化学性能。这与离子扩散和电荷转移过程密切相关。2D纳米薄片优异的电化学性质是由于其较短的离子传输距离所致。此外,通过HSAB策略,在3D柱撑结构[Ni(Tdc)(Bpy)]n MOF结构中,NiII中心可以作为软金属中心与软基Bpy连接,构成稳定的1D Ni-Bpy线性链。在充放电过程中,MOF骨架中的Ni-Tdc网络被电解液中的OH-除去,Ni-Bpy层得到了很好的保护,具有良好的循环稳定性。
这项工作可以为设计尺寸/形貌可控、功能可调的MOF提供一种通用的方法。
参考文献
Shasha Zheng, Yan Sun, Huaiguo Xue, Pierre Braunstein, Wei Huang, Huan Pang, Dual-ligand and hard-soft-acid-base strategies to optimize metal-organic framework nanocrystals for stable electrochemical cycling performance, National Science Review, 2021;, nwab197
DOI:10.1093/nsr/nwab197
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab197