Page 56 - 《精细化工》2020年第7期
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·1338· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
但是热压法制备的 MOFs/柔性织物复合材料也 以下优势：（1）聚合物分子有可与 MOFs 相互作用
存在一些缺陷，例如制备的 MOF 材料不够均匀、与 的官能团 [39] ，可以使 MOFs 与基底结合更为紧密；
织物结合后仍旧部分脱落等，这些都限制了其应用。 （2）与混合基质膜相比，具有更高的 MOFs 负载量；
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考虑到电池中要减少 MOFs 材料脱落以维持电池性 （3）较高的比表面积（>7.0×10 m /g） [40] 和可调
能及电池性能的均一性，XIAO 等 [37] 通过在碳布上 节的孔隙率 [41] ，可增加 MOFs 颗粒与目标物质的接
生长由 Co(NO 3 ) 2 ·6H 2 O 和二甲基咪唑形成的 触；（4）柔性更强，可应用范围更广（例如制备成
MOF-67，而后通过退火处理在碳布上形成 2D 纳米 柔性传感器 [42] 、柔性气体分离或过滤膜 [43] 、柔性电
片状 MOF-Co 4 N 的二维氮掺杂碳结构，并用于锂硫 池组件 [44] 等）。
电池的正极材料。由于锂硫电池正极界面上的反应 静电纺丝技术是制备有机高分子纳米纤维膜的
较慢，且放电反应过程中产生的 Li 2 S、Li 2 S 2 的导电 常用技术 [45] 。通过将高分子聚合物溶液推入强电场，
率很差，另外锂硫电池的中间放电产物会溶解到有 使高分子聚合物分子之间在电荷斥力的作用下进行
机电解液中，从而严重影响电池的性能。制备具有 分散，并在电场的推动下向接收器移动，过程中随
更多氧化还原活性位点的电极材料是锂硫电池性能 着溶液的蒸发，聚合物分子最终在接收器一端凝固
提升的关键。通过具有高孔隙和多活性位点的 MOFs 沉积，形成电纺纳米纤维毡。制备的电纺纳米纤维
合成的 MOF-Co 4N 电极具有大量的活性位点，展示出 直径可以达到几百甚至几十纳米。
优异的电池性能（ 在 0.1 C 时显示出 1425 mA·h/g 的 LI 等 [39] 通过静电纺丝法制备聚丙烯腈纳米
纤维膜（PANM）。如图 4 所示，将制备的电纺 PAN
高容量，并且在 400 次循环后仍具有 745 mA·h/g 的
纳米纤维膜依次浸泡在 40 ℃的 NaOH 溶液中
出色循环性能）。这种方法制备的 MOFs/柔性织物复
3 h、HCl 溶液中 0.5 h，再将水解后的 PANM 纳米
合材料比热压法制备的复合材料具有更为均一的形
纤维膜浸泡在已制备好的 UiO-66-NH 2 溶液中，利
貌，且框架结构和织物上官能团的结合更为紧密，
用 PANM 水解膜纤维表面的羧基官能团中 C==O 键
但缺点是反应时间较长。
与 UiO-66-NH 2 上氨基之间的相互作用，将 UiO-66-NH 2
然而，绝大多数织物纤维的直径大、比表面积
附着在其表面。这种方法能制备出均匀负载 UiO-66-NH 2
小，有些耐酸碱腐蚀、耐热性差。在实际应用环境，
的 PAN 纳米纤维膜（称为 CNFM），将其用于油水
如气体吸附、污水过滤、燃料电池等领域，都需要
乳液的高效分离。CNFM 表面 UiO-66-NH 2 的亲水性
基底材料具有更高的比表面积、更多的活性位点、
羧基和氨基有利于在油水乳液分离前快速形成稳定
较好的耐酸碱或耐热性。
的水层。同时亲水性的 UiO-66-NH 2 能有效地控制膜
3 MOFs/聚合物纳米纤维复合材料 表面的微观结构，提高表面水层的稳定性，有利于
减小膜与油的接触面积，实现具有优良防污能力的
具有一定柔性的聚合物纳米纤维/纤维膜作为 水下超疏油性膜的制备，展现出其作为防护用品的
MOFs 的支撑基底也是一种常用的方式 [38] ，其具有 优异潜力。
图 4 CNFM 制备示意图 [39]
Fig. 4 Schematic of the preparation of CNFM [39]
JI 等 [46] 通过静电纺丝制备了 PAN 纳米纤维后， 阳极、CoNCNTF/CNFs 为阴极、凝胶聚乙烯醇（PVA）
将其浸入到含有 Co(NO 3 ) 2 ·6H 2 O 的紫色 2-甲基咪 为固体电解质、压镍泡沫作为集电器的结构，构建
唑溶液中。通过三聚氰胺在 800 ℃下辅助碳化，制 出了一种柔性锌空气电池 ZABS （图 5c）。该电池
备出一种独特的含氮钴碳纳米管/多孔碳阵列结构，命 具有高达 1.34 V 的开路电压。此外，ZABS 在
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名为 CoNCNTF/CNFs（图 5a、b）。使用抛光锌箔为 0.5 mA/cm 的电流密度下循环 68 次（大于 11 h）后
