關于MOFs剝離的研究主要集中在塊狀晶體中的范德瓦耳斯相互作用或氫鍵連接在一起的二維框架上。常見的方法為超聲剝離,表面活性劑的剝離,但在剝離過程中常常導致不同厚度和低產量的2D納米片(通常<15%)。為了克服這一問題,人們迫切希望采用一種更可靠的方法,利用可控的化學反應來調節層間相互作用。化學預插層狀無機固體剝離是制備超薄二維無機納米片的一種方法,遺憾的是,通常用于無機固體的化學插層法并不適用于將MOFs剝離成二維納米片。中國科學技術大學的周教授團隊就開發了一種通過從嵌入的MOF晶體中進行化學剝離來合成2D MOF納米片的新策略。
制備mof,然后化學結合不穩定的聯吡啶配體,4,4′聯吡啶二硫(DPDS),形成分層的MOF晶體,形成新的夾層MOFs。因為層間相互作用使用三甲基膦(TMP)化學還原二硫鍵,MOFs很容易脫落成超薄層(~1nm)和高收益(~57%)。
從PXRD圖可以看出來,層間距從19.604 變為 45.237 ?,說明DPDS插入到原MOFs層中,直觀的來看就是體積增加了,這就是很明顯的現象。
經TMP還原后,在341 nm處出現與4-巰基吡啶對應的新峰,說明DPDS在化學上被剪切成4-巰基吡啶。隨后,在含有Zn2(PdTCPP)(DPDS)2晶體的乙醇溶液中加入TMP后,4-巰基吡啶和PdTCPP對應的341和425 nm處出現了新的峰。且隨著時間的增加峰變強。
通過透射電鏡(TEM)和原子力顯微鏡(AFM)對剝離后的納米片進行了表征可以看到剝離過后形成了超薄的片狀物(約為1納米),相當于單分子層的厚度。而高分辨透射電鏡的結果表示晶體結構沒有發生變化。
因為超薄2D納米片反應位點更容易到達所以通常表現出的光致反應性和增強的光催化活性。卟啉衍生物因其的光化學性質和的采光效率而被廣泛應用于1O2的產生。因此,進一步研究了超薄納米片在1O2產生多相光催化中的潛在應用。1,3-二苯基異苯并呋喃(DPBF)是用于檢測在可見光照射(λ> 420nm)下產生的1 o2。下圖顯示隨著時間的增加,吸光度下降表示1O2的產生,檢測劑的消耗。圖b的對比數據可以看出該方法制備的納米片的性能強于超聲法制備的納米片。化學剝離的2D MOF納米片在1,5-二羥基二硝基萘(DHN)的光氧化中也有明顯的效果。
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