静电纺丝+MOF，制备“神奇”的MOF膜材料！

金属有机框架（MOF）是一类新兴的多孔有机-无机杂化材料。近年来，MOF材料一直是研究的热点，多次登上各大顶刊，在过滤吸附、能源电池、催化等领域都能看到MOF的身影。MOF与静电纺丝结合，又有哪些新奇的材料呢？

本期主要精选了6篇关于静电纺MOF材料的最新研究进展和2篇综述，供大家了解学习。

一、研究进展

1、中国科学院大学张辽云教授等人Adv. Sci.( IF 17.521)：新型原位制备 MOF-天然聚合物复合电解质用于固态锂金属电池

➣挑战：金属锂因其高比容量和低氧化还原电位而成为锂电池前景的负极材料。但是，在镀锂/剥锂过程中，由于锂沉积不均匀而产生的锂枝晶容易导致电池短路，降低锂电池的比容量。因此，如何抑制锂枝晶的形成和生长成为解决锂金属电池安全性和提高电池性能的一大挑战。

➣方法：中国科学院大学张辽云&刘薇&崔巍合作采用原位复合方法，设计并制备了一种以改性天然聚合物和ZIF-67为基础的新型复合膜。其中，采用静电纺丝制备了一种由海藻酸锂(LA)和聚丙烯酰胺(PAM)组成的改性天然聚合物。

➣创新点1：天然聚合物的极性官能团可以通过氢键相互作用，MOFs可以构建锂离子传输通道。因此，与不含MOF的LA-PAM电解质相比，ZIF-67-LA-PAM电解质的电化学稳定窗口在4.5 ~ 5.2 V范围内变宽，锂离子转移数(tLi+)在30℃时从0.326提高到0.627。

➣创新点2：ZIF-67-LA-PAM对称电池在40和100 mA cm−2条件下具有较好的稳定循环性能，LFP电池在10C和20C条件下具有较高的循环倍率。采用NCM811高压正极的电池可稳定运行400个循环，0.5C时初始放电容量为136.1 mAh g−1。

2、 东北师范大学赵锐ACS Appl. Mater. Interfaces ( IF 10.383)：新型电纺纳米纤维吸附剂可有效从水中吸附碘

➣挑战：从水溶液中高效捕获放射性碘对于核能的可持续发展和环境保护具有重要意义。然而，目前正在探索的吸附剂呈粉末状，且吸附容量有限，不利于实际应用。

➣方法：东北师范大学赵锐副教授构建了含有阳离子季铵基、不带电胺基和多孔MOF材料(UiO-66-NH2)的新型静电纺丝纤维吸附剂(N-MOF-PAN纤维)，可有效吸附饱和I2水溶液和I3-水溶液中的碘。

➣创新点1：饱和I2溶液在180 分钟内可去除94.6%的碘，I3-溶液在240 分钟内可捕获98.7%的碘。

➣创新点2：N-MOF-PAN 纤维在浓缩 KI/I2 水溶液中表现出 3.56 g g-1 的高碘吸收能力，在 Langmuir 等温线模型中表现出 3.61 g g-1 的高碘吸收能力，超过了许多已报道的水介质中的碘吸附剂。

3、北京科技大学李从举教授Chem. Eng. J. ( IF 16.744)：多孔碳纳米纤维原位负载富含氧空位Co3O4/CeO2异质结构助力Li-O2 电池氧催化

➣挑战：金属空气电池和燃料电池因其原材料丰富、能量密度高、价格低、无污染等特性受到了广泛关注。目前，空气型阴极的氧还原反应（ORR）以及氧析出反应（OER）是其总体性能提升的主要限制因素。

➣方法：北京科技大学李从举教授团队采用静电纺丝、原位生长、高温退火等方法制备了一种碳纳米纤维支撑的Co3O4/CeO2异质结构，有望通过协同杂化及电子耦合效应提高氧催化活性。

➣创新点1：MOF多面体在纤维表面的高度分散，且碳化之后得益于挥发性物的挥发，样品表面出现了较多的孔洞，有利于反应物的传输。Co3O4和CeO2纳米颗粒位于MOF衍生物的表面，而Co纳米颗粒主要分布于纤维基底内，具有的分层多级结构。

➣创新点2：复合物具有较多的氧空位，缺陷特性倾向于诱导不饱和配位环境的形成，并作为吸附反应物的催化位点，从而加速电催化过程。

➣创新点3：Co3O4/CeO2@Co/N-CNF样品修饰的锂氧电池展现了优的电化学性能，包括较低的充放电过电势（500和1000 mAh g−1中间截止容量下分别为0.87和1.09 V），高放电/充电比容量（100 mA g−1电流密度下为9667.3/9317.3 mAh g−1），优异的长循环稳定性等。

4、上海交通大学黄兴溢教授 Sci. Bull. ( IF 20.577 )：具有超高金属有机框架负载的分层多孔复合织物实现零能耗散热

➣挑战：从大气中收集水分，然后通过水分解吸来散热，是实现零能耗热管理的一种有效且可行的方法。然而，目前的方法受到吸水率低、水蒸气透过率（WVTR）低和稳定性低的限制，从而导致热管理能力低。

➣方法：上海交通大学黄兴溢教授团队提出了一种新的湿度控制静电纺丝方法，制备分层多孔MOF复合材料。该方法可通过湿度控制相分离，更易构建多孔静电纺丝纤维。

➣创新点1：复合织物富含 MOF (75 wt%)，其 WVTR 值可高达 3138 g m−2 d–1。复合织物还表现出稳定的微观结构和性能。在常规环境下（30℃，60%相对湿度），复合织物在1.5h内吸附水蒸气再生至饱和值Wsat为0.614g·g-1，对应的等效焓为1705.6J·g-1。

➣创新点2：在热管理测试中，复合材料显示出较强的冷却能力，显著提高了热电器件、便携式存储器件和无线充电器的性能。

5、中国地质大学代云容副教授J. Clean. Prod. ( IF 11.072 )：铁基金属有机骨架复合静电纺纳米纤维膜用于吸附和还原水中Cr(VI)

➣挑战：MOFs材料对水中重金属展现出较好的吸附性能，但粉末状的MOFs在水中易发生团聚，显著降低其吸附效率，且在吸附处理后难以从水中分离回收，存在二次污染风险，限制了MOFs在污水处理领域的应用和发展。

➣方法：中国地质大学代云容副教授采用水热合成法制备了Fe-MOFs，然后与PAN溶液进行混合电纺，得到PAN/MOFs纳米纤维膜。

➣创新点1：PAN/MOF ENFMs能够快速吸附水中的Cr(VI)，并将其还原为Cr(III)；PAN/MOFs ENFMs对Cr(VI)的吸附是自发的吸热过程

➣创新点2：PAN/MOFs ENFMs在较宽的pH范围内对Cr(VI)保持较高的吸附能力；Cr(VI)的去除以物理吸附为主，同时伴随化学吸附。

6、北京大学邹如强教授Carbon ( IF 11.307 )：CoS纳米颗粒包裹N/S掺杂碳纳米纤维，实现的钠存储

➣挑战：金属有机框架（MOF）衍生的碳纳米材料正在成为钠离子电池的有前途的负极材料。然而，热解过程中杂原子的损失和聚集严重阻碍了其进一步的应用。

➣方法：北京大学邹如强教授等人利用静电纺丝将高能MOF结构化成纳米纤维，然后进行一步硫化。合成了具有超大层间距（0.422 nm）的CoS纳米颗粒包覆N/S掺杂多孔碳纳米纤维（CoS/NSCNF），改善了钠离子的扩散特性和相行为。

➣创新点1：将CoS/NSCNF用作钠离子电池的负极，在6Ag-1电流密度下经过2250次循环后，展现出358.5mAhg-1的优异倍率性能。

➣创新点2：与MOF衍生的碳相比，CoS/NSCNF 的丰富的N/S缺陷、扩大的碳间距和连续的一维结构带来了优异的存储性能，增强了钠离子的存储能力。另外，氮掺杂也有利于 CoS/NSCNF的钠离子吸附能力，从而提高存储性能。