東北大學的付昱教授、張麗穎副教授，聯(lián)合黃崗師范學院的陳歡老師，共同提出了一種創(chuàng)新的蒸汽輔助轉換法，用于構筑超長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傳感器。
在眾多MOF納米結構中，一維MOF結構因其顯著的各向異性、線性結構以及出眾的物理化學性質而備受矚目。MOF中的配位鍵作為動態(tài)化學鍵，為MOF晶體結構的轉換提供了可能性。本研究利用甲醇蒸汽輔助實現(xiàn)了MOF-to-MOF的轉換，成功將塊狀Cu-MOF前驅體轉變?yōu)橐痪SCu-MOF-NW。該Cu-MOF-NW的高寬比高達約600，同時具備MOF-74型晶體結構和多尺度多孔結構。 在蒸汽輔助轉換法中，實驗條件如溶劑、溫度和時間均經(jīng)過精心優(yōu)化。其中，溶劑的選擇對轉換過程具有決定性影響。僅甲醇溶劑能夠實現(xiàn)一維Cu-MOF-NW的制備，這得益于其適宜的極性、較低的沸點以及較小的分子尺寸，使得甲醇更容易滲透進入MOF晶體，從而實現(xiàn)MOF結構的轉化。此外，轉換的最佳溫度和時間分別確定為140 °C和20 h。這一晶體轉變過程可以通過蒸汽介導的溶解和再結晶機理進行解釋。甲醇蒸汽迅速擴散到塊狀Cu-MOF前驅體中，導致其中的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，結晶生長為MOF-74型晶體結構。在甲醇蒸汽的氛圍下，Cu-MOF-NW由納米棒進一步生長為超長納米線。 Cu-MOF-NW因其陰離子性質，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構。作為非酶葡萄糖電化學傳感器，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。 這種蒸汽輔助轉換法不僅為超長MOF納米線的制備提供了新的途徑，而且為通過動態(tài)結構轉換構建復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 
