Новости

Jun 20, 2023

МИЛ

Научные отчеты, том 5,

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 14341 (2015) Цитировать эту статью

11 тысяч доступов

83 цитаты

Подробности о метриках

Нанокомпозиты металлов или оксидов металлов/углерода с иерархическими сверхструктурами стали одними из наиболее перспективных функциональных материалов в сенсорах, катализе, преобразовании энергии и т. д. В этой работе были изготовлены новые иерархические сверхструктуры Fe3O4/углерод на основе металлорганических каркасов (МОФ). )-производный метод. Три типа Fe-MOF (MIL-88A) с различной морфологией были заранее приготовлены в качестве темплатов, а затем подвергнуты пиролизу для изготовления соответствующих новых иерархических сверхструктур Fe3O4/углерод. Были проведены детальные систематические исследования процесса термического разложения трех видов MIL-88A и влияния морфологии темплата на продукты. Для исследования иерархических сверхструктур Fe3O4/углерод использованы методы сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, порошковой рентгеновской дифракции, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и термического анализа. На основе полученных иерархических суперструктур Fe3O4/углерод был разработан новый и чувствительный неферментативный сенсор N-ацетилцистеина. Пористые и иерархические сверхструктуры, а также большая площадь поверхности сформированных сверхструктур Fe3O4/углерод в конечном итоге способствовали хорошей электрокаталитической активности приготовленного сенсора в отношении окисления N-ацетилцистеина. Предложенный метод получения иерархических суперструктур Fe3O4/углерод прост, эффективен, дешев и удобен для массового производства. Это может открыть новый путь подготовки иерархических надстроек.

Fe3O4 привлек огромное внимание своими новыми магнитными и каталитическими свойствами. Однако его плохая проводимость, легкая агрегация и бесполезность в сильнокислых растворах делают его перспективным материалом во многих областях, таких как электрохимия и биология. Для преодоления этих недостатков в Fe3O41 вводили другие агенты (например, липосомы, мицеллы, полимеры, кремнезем) с компенсаторными свойствами. Среди них углерод был типичным материалом, используемым для повышения проводимости и стабильности Fe3O4. Например, Fe3O4, встроенный в пористые углеродные нанолисты или нанотрубки, извлекал выгоду из проводимости углерода и использовался в качестве прочного высокоскоростного анодного материала литий-ионной батареи. В то же время углеродная матрица может эффективно ингибировать агрегацию Fe3O42,3. Нанокомпозиты Fe3O4@carbon после дальнейшей модификации сильными окислителями могут оказаться биосовместимыми и применяться в качестве доставки лекарств4. Недавно сообщалось об одностадийном гидротермальном синтезе нанокомпозитов Fe3O4@углерод с большой эффективностью в биомедицине5.

Обычно существует две стратегии синтеза углеродных нанокомпозитов Fe3O4@. Первый метод — это мокрая химия, то есть Fe3O4@carbon синтезируется путем смешивания наночастиц Fe3O4 или их предшественников с источником углерода (например, глюкозой, дофамином, этиленгликолем, лимонной кислотой, олеиновой кислотой, ЭДТА и т. д.) с последующим процесс карбонизации5,6,7,8,9,10. Для этой стратегии требовалась сильная зависимость от условий реакции, поэтому неизбежно возникали агрегации и химические отходы. Кроме того, большинство продуктов имели компактную и гладкую внешнюю поверхность, что ограничивало эффективное использование внутренней поверхности. Второй метод – сухой метод, такой как магнетронное распыление. При использовании этого метода полученный Fe3O4@carbon всегда имел низкую размерность2. Фактически, свойства материалов можно улучшить, подбирая их форму, размеры и состав11. Много усилий было посвящено разработке морфологии материалов для дальнейшего повышения их эффективности12,13. Недавно трехмерная (3D) архитектура была использована в качестве шаблона, чтобы обеспечить как высокую пористость, так и хорошую проводимость14,15. Например, биметаллические НЧ в форме цветка или дендрита на основе Pt продемонстрировали большой потенциал в качестве катализаторов для снижения потребления Pt, обеспечивая большую площадь поверхности и способствуя повышению производительности в каталитических приложениях16,17,18,19,20.