螺旋碳纳米纤维是一种具有独特螺旋结构的碳纳米纤维。螺旋碳纳米纤维除了具有碳纳米纤维优异的导电性、热稳定性、化学稳定性外,其还具有独特的力学特性和手性特征。螺旋碳纳米纤维在气体存储、能源材料、催化、微波吸收等领域具有广泛的应用前景。
近日,材料学院附青山教授团队研究了一种利用乙醇火焰法以金属-有机骨架(metal-organic frames,MOFs)材料为前驱体制备螺旋碳纳米纤维组装结构的方法。该方法相比于其他制备螺旋碳纤维的方法具有操作简便、设备要求低、无需惰性气氛等优点。这一成果以Facile yet versatile assembling of helical carbon nanofibers via metal-organic frameworks burned in ethanol flame and their electrochemical properties as electrode of supercapacitor为题,发表在国际TOP期刊Journal of power sources(IF=9.127)上,附青山教授为论文通讯作者,文章第一作者为硕士研究生张伟。
该方法将SnCl4·5H2O或以锡金属为节点制备的MOF材料(Sn-MOF)在乙醇火焰中加热分别得到了单分散的螺旋碳纳米纤维(图1A)和螺旋碳纳米纤维组装结构(图1B)。同时,作者证明了该方法的广泛有效性。如图2所示,以Co-MOF、Zn-MOF、Ni-MOF、Cu-MOF、Fe-MOF等多种MOFs材料为前驱体,在乙醇火焰中均能形成碳纳米纤维的组装结构。除以Fe-MOF为前驱体得到非螺旋状碳纳米纤维组装体(图2E)外,其他MOFs材料均能衍生出螺旋碳纳米纤维组装体。此外,作者也提出了该方法制备螺旋碳纳米纤维组装结构的可能机理,并评价了组装结构作为超级电容器电极的电化学性能。
(全文链接:
https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230908)



