研究背景

  多孔金属有机框架（Metal-organic frameworks，MOF）由于其具有大比表面积、高孔隙率、优异的化学物理性质和热稳定性已成为构建新型纳米材料的热门前驱体。其中，经过热解处理的MOF衍生的多孔碳纳米材料（Carbon nanomaterial，CNM）可以良好地继承MOF前体的特性和优点，在环境和能源领域具有巨大的应用前景。基于此，为了更全面了解近年来MOF衍生的CNM可控合成的研究进展，本文从结构维度的角度对这些材料进行分类，并重点关注MOF衍生CNM从MOF前体选择到最终材料碳化过程中形态和物相组成的变化。

  在回顾了一系列关于MOF衍生CNM的制备和应用方面的工作后，综述仔细分析了它们的相似性和差异性，并提出了以下的结构维度分类：①零维（0D）：多孔MOF在碳化后会减少维度并形成简单的0D碳材料，例如多层石墨碳壳包覆的纯金属或合金。②一维（1D）：碳纳米管是典型的1D碳材料，在其生长过程中，MOF前驱体可同时作为催化剂、碳源、模板和载体。此外，具有线性纳米结构和高长径比的碳纳米棒、碳纳米线和碳纳米纤维也被归类为1D CNMs。③二维（2D）：典型的2D石墨烯可以通过氧化过程、机械或化学剥离、等离子体刻蚀、自上而下有机合成和外延生长等方法制备。同样，多孔晶体MOF提供了适合制备2D石墨烯的前体或模板。④三维（3D）：将MOF煅烧而成的独特多孔碳材料定义为3D CNM，但不限于多面体碳、核壳结构碳和空心碳。⑤自支撑多级结构：在MOF辅助策略的条件下，创造了自支撑条件来引入材料并将纳米颗粒组装成多维纳米结构材料。

本论文以“Multidimensional MOF-derived carbon nanomaterials for multifunctional applications”为题发表在《Journal of Materials Chemistry A》上。以温州大学为第一通讯单位，我院钱金杰副教授为通讯作者，第一作者为化材学院2021级硕士研究生徐少杰。该工作受到国家自然科学基金（21601137）、浙江省温州市基础科学研究项目（H20220001）和云南省地方本科高校基础研究联合专项资金项目（202101BA070001-042）的资助。

参考文献：

Shaojie Xu, Anrui Dong, Yue Hu, Zhi Yang, Shaoming Huang and Jinjie Qian. Multidimensional MOF-derived carbon nanomaterials for multifunctional applications. J. Mater. Chem. A., 2023, Advance Article. 

https://doi.org/10.1039/D3TA00239J