隨著能源危機日益加劇，摩擦納米發(fā)電機(TENG)具有能夠?qū)⑽⑿C械能轉(zhuǎn)化為電能的潛力而受到廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)聚合物材料相比，金屬有機骨架(MOF)材料具有功能框架和開放通道，被認為是新一代理想的摩擦發(fā)電材料。然而，MOF材料的系統(tǒng)和復(fù)雜的分子設(shè)計來管理連續(xù)的能量轉(zhuǎn)換過程仍然是一個主要的挑戰(zhàn)。
近日，中原工學(xué)院的米立偉教授團隊通過將類DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)單元引入MOFs多孔結(jié)構(gòu)中，制備了一種高摩擦發(fā)電性能的雙螺旋金屬鏈有機框架，表現(xiàn)出了優(yōu)秀的自供電防腐應(yīng)用前景。
圖1 雙螺旋金屬鏈有機骨架晶體結(jié)構(gòu)。 豐富的金屬-金屬相互作用和激勵響應(yīng)元件耦合可以為研究MOF結(jié)構(gòu)與電性能之間的關(guān)系提供平臺，促進TENG在自供電裝置系統(tǒng)中的應(yīng)用。同時，功能鏈接器可以為電子傳輸提供通道，實現(xiàn)基于金屬鏈的多級結(jié)構(gòu)，利用溶劑輔助的配體交換過程能夠制備具有不同共軛程度的框架材料。DFT理論計算表明增大連接器的共軛度可以顯著減小帶隙，從而影響摩擦功率輸出信號。 圖2 不同共軛程度的ZUT-8的熒光發(fā)射行為。 ZUT-8具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性、功能可調(diào)性和優(yōu)異的摩擦發(fā)電輸出性能，在5Hz頻率下，電荷密度和功率密度為113.91 μCm?2 and 2217.18 MWm?2?？傮w而言，TENG@ZUT-8的高電流輸出性能具有突出的電化學(xué)陰極保護屬性。 圖3 ZUT-8制備的摩擦納米發(fā)電機用于自供電防腐。 這項工作強調(diào)了金屬鏈單元在摩擦材料結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要作用，并強調(diào)了摩擦材料在摩擦電材料中的應(yīng)用前景，為解決傳統(tǒng)聚合物摩擦材料應(yīng)用中的固有問題提供了一種新策略。 論文信息 A Double-Helix Metal-Chain Metal-Organic Framework as a High-Output Triboelectric Nanogenerator Material for Self-Powered Anticorrosion Dr. Zhichao Shao,Junshuai Chen,Kexin Gao,Qiong Xie,Xiaojing Xue,Prof. Shuangyan Zhou,Prof. Chao Huang,Prof. Liwei Mi,Prof. Hongwei Hou 文章的第一作者是中原工學(xué)院青年教師邵志超博士 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202208994
