福建物構所張健團隊：功能MOF薄膜材料研究獲系列進展

【成果簡介】

功能復合薄膜材料的高效、經濟制備是當前新型薄膜材料研發的難題之一，尤其是光功能復合薄膜的制備和應用還需要大力發展。最近，中國科學院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室研究員張健領導的研究團隊成功合成了負載超小碳納米點陣的光學MOF薄膜材料，該研究工作實現了超小碳納米點陣在MOF模板中的可控合成，并發展了新型CDs@MOF復合光限幅材料。相關內容以題為“MOF-Templated Synthesis of Ultrasmall Photoluminescent Carbon-Nanodot Arrays for Optical Applications”發表在了2017年5月8號的Angewandte Chemie International Edition期刊上。

【圖文導讀】

圖1 用不同模板制備的碳納米點（CDs）的TEM圖像及模擬

a-c）用模板HKUST-1?（a），ZIF-8（b）和MIL-101（c）制備CDs的TEM圖像

d-f）使用模板HKUST-1（d），ZIF-8（e）和MIL-101（f）獲得的CDs的尺寸分布

g）通過MOFs模擬的CDs尺寸和相應的MOF孔徑模擬之間的比較

圖2 不同尺寸的CDs光致發光

a）不同尺寸CD的光致發光

b）發射波長VS碳納米點尺寸

【研究內容】

碳納米點（CDs）由于其高化學穩定性、低毒性、良好的生物兼容性和優異的光物理性能，在催化、熒光、傳感和生物成像等方面都有著廣泛的應用前景。該研究團隊創新性地利用了MOF材料和葡萄糖分子在碳化溫度上的顯著差異，去實現碳納米點與MOF材料的復合。一般MOF材料的碳化溫度需超過500攝氏度，而葡萄糖分子的碳化溫度卻在200攝氏度左右。因此，負載葡萄糖分子的MOF材料在200攝氏度下保持骨架結構不變，但是葡萄糖被碳化行為限制在MOF孔中的碳納米點，從而獲得分散均一的CDs@MOF復合材料。碳納米點的尺寸可以通過選擇擁有不同孔結構的MOFs去調控。制備的碳納米點負載型MOF薄膜不僅具有良好的形貌和光學透明度，而且表現出波段可調的光致發光效應和光限幅效應。

同期，該研究團隊制備了能夠高效選擇性檢測揮發性有機物的卟啉基PIZA-1薄膜材料，探索了MOF薄膜的生長取向、厚度、修飾基底等因素對MOF薄膜性能的影響，開發了一系列具有手性拆分功能和催化功能的薄膜材料。

該研究獲得中科院戰略性先導科技專項（B類）、國家基金委“無機-有機雜化功能材料”創新群體、國家杰出青年基金、國家自然科學基金青年項目、福建省自然基金面上項目以及結構化學國家重點實驗室優秀青年課題（谷志剛）的資助。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201705/t20170510_4600487.shtml

文獻鏈接：MOF-Templated Synthesis of Ultrasmall Photoluminescent Carbon-Nanodot Arrays for Optical Applications

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