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金属有机骨架纳米粒子转化为中空层状双氢氧化物纳米笼的可视化

         中空纳米结构是一类重要的功能材料,由于具有低质量密度、高比表面积和质量传输扩散长度等优点,也是在催化和储能的替代材料。合成中空纳米结构的最流行方法是模板辅助生长法,即在牺牲模板纳米颗粒(NP)上生长新材料,而模板通过蚀刻逐渐去除。
      近期,一篇发表于
JACS的文章介绍了新加坡国立大学的研究团队用液相透射电子显微镜(TEM)观察中空LDH纳米笼的形成,随着MOF NPs的逐渐刻蚀,立方和菱形十二面体纳米颗粒(ZIF-8和ZIF-67)通过其表面LDH纳米片的成核和生长转变为中空的LDH纳米笼。可视化的原位观察表明,在这些反应中,保持相近的蚀刻和生长速率是形成结构精准的空心纳米结构的关键,而速率的控制可以通过金属亚硝酸盐前体的浓度、溶剂的水含量来调节。最后研究人员探索了是否有可能延长转化过程,以形成更复杂的中空LDH纳米结构。他们使用ZIF-8和ZIF-67在硝酸钴溶液中进行转化。随着蚀刻的进行,ZIF-8逐渐消失并同时形成外部壳,之后ZIF-67的蚀刻开始且形成内部壳,从而得到了壳中壳的LDH纳米结构。
      这项研究利用原位液相透射电子显微镜将金属有机骨架纳米粒子转化为中空层状双氢氧化物纳米笼的过程可视化,并且对金属亚硝酸盐前体的浓度、溶剂的水含量、模板的形貌进行的讨论,在设计和合成复杂的MOF衍生空心纳米材料中至关重要。更重要的是,中空LDH纳米材料的合成方法具有通用性,可以推广到更复杂、更高比表面积的壳中壳LDH纳米结构的制备。(来源:QYIM & AMSC CC LI编报)


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