Page 58 - 《精细化工》2020年第7期
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·1340·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

            的方式，通过迅速加热加压的方式在电纺纳米纤维                                 但是，MOFs 和气凝胶结合仍存在问题。气凝
            表面合成 MOFs 并使两者结合。这既可以快速制备                          胶不像以上提到的其他几种基底材料可以进行热压
            MOFs/纳米纤维复合材料，又可以减少制备过程中有                          工艺结合，MOFs/气凝胶复合材料制备往往需要化
            机溶剂的使用。此外，电纺技术与热压技术的工业化                            学改性剂的加入。因此，如何快速、便捷地将两者
            结合与发展可使 MOFs 的应用更为便捷。                              结合是目前需要改进的问题。ZHU 等               [51] 通过直接的
                                                               水基溶剂-凝胶工艺，将 ZIF-8、UiO-66 以及 MIL-100
            4  MOFs/气凝胶复合材料                                    与纤维素纳米晶体结合在一起进行冷冻干燥制作出

                 气凝胶作为另外一种常用的 MOFs 柔性基底               [49-52] ，  柔性的多孔气凝胶。利用可交联的醛和酰肼改性的
                                                               纤维素（CHO—CNC 和 NHNH 2 —CNC）实现了无
            特别是纤维素（BC）气凝胶，具有很好的生物降解
                                                               化学改性剂即可将 MOFs 与纤维素纳米原纤维进
            能力、质轻、高强度、无毒、绿色环保且易于在水
            中加工的优点       [53] 。纤维素是由单糖聚合而成的一种                  行结合，并可以得到高达质量分数 50%的 MOFs
            长链有机物，其表面具有丰富的—OH                  [53] ，可以与       负载量。将 MOFs/BC 多孔气凝胶应用到处理水中
                                                               的重铬酸钾，其对重铬酸钾具有较好的吸附量。如
            其他孤电子/电子对结合形成新的化学键。
                 MA 等 [50] 利用原位生长 ZIF-8 和 UiO-66 纳米粒           图 8 所示，通过这种方式制备的 MOFs/气凝胶复合
                                                               材料具有较高的柔性，且具有较好的应力恢复能
            子制备了具有实用的宏观成形性和分层孔隙率的柔
                                                               力。
            性 MOFs/BC 气凝胶复合材料，其具有分层孔隙率、

            大表面积、质量极轻、柔性优异、高传质效率和对
            重金属离子的优异吸附性能。图 7 充分展示了制备
            的 MOFs/BC 气凝胶复合材料具有可剪裁性、质轻、
            较好的柔性。在模拟的工业废水中吸附 24 h 后，该
                              2+
            复合材料对水中 Pb 离子的去除效率达到 81%。同

            时，将气凝胶复合材料用于锂硫电池隔膜层材料，                             图 8  MOFs/纤维素多孔气凝胶的柔性展示，压缩后可迅
            在 0.5 C 下的 100 个循环中表现出较好的稳定性能                            速恢复形变    [51]
            和高可逆容量（631 mA·h/g）。该工作为将 MOFs 粉                    Fig. 8    Flexible displaying of MOFs/cellulose porous aerogel,
                                                                     which can quickly recover from deformation after
            体加工成柔性、可裁剪的形式提供了一种可行的解                                   compression [51]
            决方案。
                                                                   另一方面，ZHANG 等       [28] 将 MOFs 颗粒均匀地接
                                                               枝到整个碳纳米管（CNT）海绵骨架上，合成了 3D
                                                               多孔 MOF@CNT 网络，并用于锂硫电池正极材料，
                                                               其具有高比容量（0.1 C 下为 1386 mA·h/g）。该研究
                                                               显示出气凝胶材料作为 MOFs 柔性基底的优异能
                                                               力，为 MOFs 的应用提供了技术手段。

                                                               5   其他柔性基底 MOFs 复合材料

                                                                   除了上述几类柔性基底外，还有一些其他柔性
                                                               基材已见报道。例如，ZHAO 等             [54] 利用原子层沉积
                                                               （ALD）技术诱导，在柔性碳化三聚氰胺海绵泡沫
                                                               骨架上成功生长了均匀致密的 ZnO 纳米膜，随后通
                                                               过在 ZnO 上定向生长 ZIF-67 得到了具有高 MOFs

                                                               负载量（质量分数 40%）的材料。将其碳化得到可
            图 7   复合气凝胶的照片，显示出可定制的几何形状、质
                                                               用于酸性或碱性电解质环境中制氢的柔性电极。该
                  轻及柔性(a~c)；在设定的 80%压缩应变下，BC、                  电极具有分层多孔结构，大表面积和高活性材料负
                  BC@ ZIF-8 和 BC @ UiO-66 的应变曲线(d)  [50]
            Fig. 7    Photographs of the composite aerogels  showing   载，优异的电化学性能（142 mV 的低过电势），且
                   tailorable geometry, lightweight and flexible (a~c);   经过 100 次反复压缩-恢复循环后，过电势略有增加
                   compressive stress–strain curves of the  BC,   （34 mV）。这项工作提供了一种新的用于制氢工艺
                   BC@ZIF-8 and BC@UiO-66 at a set compressive
                   strain of 80% (d) [50]                      的柔性电极设计，但 ALD 技术相对成本较高，对于
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