東北大學(xué)的付昱教授、張麗穎副教授，聯(lián)合黃崗師范學(xué)院的陳歡老師，共同提出了一種創(chuàng)新的蒸汽輔助轉(zhuǎn)換法，用于構(gòu)筑超長MOF納米線。這種MOF納米線不僅能在染料混合物中有效去除陽離子染料，還能通過煅燒轉(zhuǎn)化為Cu納米顆粒摻雜的碳納米纖維，用作非酶葡萄糖電化學(xué)傳感器。
在眾多MOF納米結(jié)構(gòu)中，一維MOF結(jié)構(gòu)因其顯著的各向異性、線性結(jié)構(gòu)以及出眾的物理化學(xué)性質(zhì)而備受矚目。MOF中的配位鍵作為動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵，為MOF晶體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換提供了可能性。本研究利用甲醇蒸汽輔助實(shí)現(xiàn)了MOF-to-MOF的轉(zhuǎn)換，成功將塊狀Cu-MOF前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪SCu-MOF-NW。該Cu-MOF-NW的高寬比高達(dá)約600，同時(shí)具備MOF-74型晶體結(jié)構(gòu)和多尺度多孔結(jié)構(gòu)。 在蒸汽輔助轉(zhuǎn)換法中，實(shí)驗(yàn)條件如溶劑、溫度和時(shí)間均經(jīng)過精心優(yōu)化。其中，溶劑的選擇對(duì)轉(zhuǎn)換過程具有決定性影響。僅甲醇溶劑能夠?qū)崿F(xiàn)一維Cu-MOF-NW的制備，這得益于其適宜的極性、較低的沸點(diǎn)以及較小的分子尺寸，使得甲醇更容易滲透進(jìn)入MOF晶體，從而實(shí)現(xiàn)MOF結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化。此外，轉(zhuǎn)換的最佳溫度和時(shí)間分別確定為140 °C和20 h。這一晶體轉(zhuǎn)變過程可以通過蒸汽介導(dǎo)的溶解和再結(jié)晶機(jī)理進(jìn)行解釋。甲醇蒸汽迅速擴(kuò)散到塊狀Cu-MOF前驅(qū)體中，導(dǎo)致其中的Cu2+和COO-配位迅速破壞，并丟失配位的DMF。由于甲醇分子數(shù)量充足，保證了配位鍵的大規(guī)模破壞和形成。隨后，Cu2+與配體COO-/OH-之間形成新的配位，結(jié)晶生長為MOF-74型晶體結(jié)構(gòu)。在甲醇蒸汽的氛圍下，Cu-MOF-NW由納米棒進(jìn)一步生長為超長納米線。 Cu-MOF-NW因其陰離子性質(zhì)，能夠通過靜電作用有效吸附并去除陽離子型染料分子，如甲基藍(lán)和羅丹明B。此外，Cu-MOF-NW還可作為理想模板，在140°C下煅燒2h，即可制備出Cu納米顆粒摻雜的碳納米纖維（Cu/CNF）。Cu/CNF保持了超長的納米線狀一維形貌，并具備豐富的微孔和介孔結(jié)構(gòu)。作為非酶葡萄糖電化學(xué)傳感器，Cu/CNF展現(xiàn)出靈敏度高、檢測范圍寬、檢出限低、選擇性高、重現(xiàn)性好以及長期穩(wěn)定性好的顯著優(yōu)點(diǎn)。 這種蒸汽輔助轉(zhuǎn)換法不僅為超長MOF納米線的制備提供了新的途徑，而且為通過動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換構(gòu)建復(fù)雜材料開辟了新的前景。 論文信息 Superlong Metal–Organic Framework Nanowire Fabricated via Steam-Assisted Conversion Liying Zhang, Wenxiu He, Hehe Yuan, Lei Shao, Huan Chen, Yu Fu Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202401903 
