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Angew. Chem. :基于双螺旋金属链有机框架的摩擦发电材料构建高效自供电防腐体系

随着能源危机日益加剧,摩擦纳米发电机(TENG)具有能够将微小机械能转化为电能的潜力而受到广泛关注。与传统聚合物材料相比,金属有机骨架(MOF)材料具有功能框架和开放通道,被认为是新一代理想的摩擦发电材料。然而,MOF材料的系统和复杂的分子设计来管理连续的能量转换过程仍然是一个主要的挑战。


近日,中原工学院的米立伟教授团队通过将类DNA双螺旋结构单元引入MOFs多孔结构中,制备了一种高摩擦发电性能的双螺旋金属链有机框架,表现出了优秀的自供电防腐应用前景。



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图1 双螺旋金属链有机骨架晶体结构。

丰富的金属-金属相互作用和激励响应元件耦合可以为研究MOF结构与电性能之间的关系提供平台,促进TENG在自供电装置系统中的应用。同时,功能链接器可以为电子传输提供通道,实现基于金属链的多级结构,利用溶剂辅助的配体交换过程能够制备具有不同共轭程度的框架材料。DFT理论计算表明增大连接器的共轭度可以显著减小带隙,从而影响摩擦功率输出信号。

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图2 不同共轭程度的ZUT-8的荧光发射行为。

ZUT-8具有较高的化学稳定性、功能可调性和优异的摩擦发电输出性能,在5Hz频率下,电荷密度和功率密度为113.91 μCm−2 and 2217.18 MWm−2。总体而言,TENG@ZUT-8的高电流输出性能具有突出的电化学阴极保护属性。

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图3 ZUT-8制备的摩擦纳米发电机用于自供电防腐。

这项工作强调了金属链单元在摩擦材料结构设计中的重要作用,并强调了摩擦材料在摩擦电材料中的应用前景,为解决传统聚合物摩擦材料应用中的固有问题提供了一种新策略。

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学院青年教师邵志超博士


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202208994




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