NTU魏磊、苏大李战雄和NUS陈瑞深教授《自然·通讯》:重氮化学法规模化制备多功能MOF-纺织品
时间:2024-06-27

  纤维素纤维纺织品因其可加工性、可生物降解性和优异的柔韧性在日常生活中无处不在。将纤维素纺织品与功能性涂层材料相结合,可以释放其潜在的功能,以参与各种应用。金属有机框架(MOFs)由于其独特的优点,如大的比表面积、可调节的孔径和物种多样性,是这种集成的理想候选材料。然而,实现具有高机械耐久性的MOFs纺织品的可扩展制造仍然具有挑战性。在此背景下,Scalable multifunctional MOFs-textiles via diazonium chemistry作者报道了一种通过重氮化学法接枝棉纤维直接实现MOFs原位生长的简单且可扩展的策略。制备的ZIF-67棉织物(ZIF-67-CT)具有优异的抗紫外线性能,并可通过过氧单硫酸盐活化有效降解有机污染物。ZIF-67-CT还用于包封香芹酚等精油,以增强对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。此外,通过将疏水分子层直接附着在MOF涂层表面,ZIF-67-CT具有优异的自清洁、防污和油水分离性能。,该策略具有通用性,可适用于其它MOFs和纤维素纤维基材料,可以成功制造出各种大规模多功能MOFs纺织品,在废水净化、香料工业、户外用品等领域具有广泛的应用前景。

  在这项工作中,作者开发了一种简单、低能耗、通用的技术,通过重氮化学羧基化改性在纤维素纤维上原位生长MOFs,成功制备了规模化的多功能MOF纺织品。与现有的涂层方法不同,该MOF涂层是通过用羧基聚合物刷将金属离子直接结合到羧甲基化纤维上,从而形成MOF晶体生长的成核位点来锚定的。由于纤维表面的ZIF-67涂层,ZIF-67-CT具有优异的抗紫外线性能和通过PMS活化降解有机污染物的能力。ZIF-67-CT还用于精油(如香芹酚)的包封,ZIF-67-CT/ carvacrol对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有较好的抗菌活性,这可能是由于钴离子与香芹酚的协同杀菌作用,尤其是香芹酚的释放。此外,通过在MOF涂层表面直接固定疏水分子层制备了超疏水织物ZIF-67-CT,具有优异的自清洁、防污和油水分离性能。除了ZIF-67 MOF和棉织物外,作者开发的策略还适用于其它MOF (例如ZIF-8, UiO-66-NH 2和MOF-303)和纤维素纤维基材料(例如亚麻和纸)。这一总体策略具有高度可扩展性,并显示出大规模生产多功能MOF基纺织品的巨大潜力,这些纺织品用于废水净化分离膜、香料工业和户外产品。

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