Composites of metal–organic frameworks and carbon-based materials: preparations, functionalities and applications

Liu, Xiaowei; Sun, Tianjun; Hu, Jiangliang; Wang, Shudong

doi:10.1039/c5ta09924b

Cited by 322 publications

(186 citation statements)

References 310 publications

Supporting

Mentioning

180

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Traditionally, PC can be obtained via various methods, such as the direct heat treatment of organic precursors, hard template or nanocast methods, and soft template methods. [4,21,[27][28][29][30][31] Since the report on the MOF-templated synthesis of PC in 2008, [32] a large number of studies have been reported on the use of MOFs as suitable precursors/templates for carbon synthesis. [23,25,26] Metal-organic frameworks (MOFs) have drawn wide research interest as a novel class of porous materials that are crystalline materials consisting of metal ions and organic ligands.…”

mentioning

confidence: 99%

Metal‐Organic Framework‐Derived Carbons for Battery Applications

Zheng

Jin

et al. 2018

Advanced Energy Materials

190

112

View full text Add to dashboard Cite

batteries, sodium-selenium (Na-Se) batteries, Li-tellurium (Li-Te) batteries, and Na-S batteries) have their own distinctive applications due to their various characteristics. To explore new materials with high performance, large studies have been devoted to the development of nextgeneration batteries.Porous carbon (PC) materials possess many unique properties due to their large surface areas, high conductivity, large pore volumes, high thermal stability, and surface functionalities, [22][23][24] leading to their wide use in energy storage and conversion. Traditionally, PC can be obtained via various methods, such as the direct heat treatment of organic precursors, hard template or nanocast methods, and soft template methods. However, the production of PC from these methods cannot be scaled-up because of certain barriers (disordered structure with wide size distributions, complicated processes, etc.). [23,25,26] Metal-organic frameworks (MOFs) have drawn wide research interest as a novel class of porous materials that are crystalline materials consisting of metal ions and organic ligands. [4,21,[27][28][29][30][31] Since the report on the MOF-templated synthesis of PC in 2008, [32] a large number of studies have been reported on the use of MOFs as suitable precursors/templates for carbon synthesis. [22,26,[33][34][35] At present, a large number of studies indicate that zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8), MOF-5, MIL-125 (Ti) (MIL = Materials of Institute Lavoisier), and ZIF-67 with excellent thermal stability and unique porous structures are the more commonly used MOF precursors (Scheme 1). [3,36,37] All of them, ZIF-8, possessing nitrogen-containing ligands, has high porosity and thermal stability. [38][39][40] MOF-5 possesses excellent thermal stability, high porosity, and so on. [41] MIL-125, an active photocatalyst, includes cyclic octamers of TiO 2 octahedra. [42,43] ZIF-67 has a tunable pore aperture, highly stable structure, and catalytic activity. [37,44,45] The above-mentioned MOFs have been widely used for gas adsorption, molecular separation, catalysis, batteries, supercapacitors, and so on. [13,14,33] Moreover, carbon hybrids containing nanostructured metal species (e.g., metal oxides (MOs)) are likely to form under in situ carbonization conditions. [46] Compared with the carbonaceous materials from conventional precursors, MOF-derived carbon materials have significant advantages with high specific surface areas, tailorable porosities, unique morphologies, and easy functionalization with other heteroatoms. [14,23,31] For example, Xu and co-workers [47] obtained 1D carbon nanorods via the pyrolysis The applications of carbon and carbon-based materials with high porosity, high surface area, and functionalities based on metal-organic framework precursors and/or templates have attracted significant research interest in recent years, particularly in the field of batteries. The chemical and physical properties of carbon and carbon-based materials obtained by the heat treatment of various metal-organic ...

show abstract

mentioning

confidence: 99%

Metal‐Organic Framework‐Derived Carbons for Battery Applications

Zheng

Jin

et al. 2018

Advanced Energy Materials

190

112

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Pierwsza z nich, konfrontacyjna, polega na wyborze lepszego z nich i wypieraniu go z danej dziedziny, natomiast druga to droga synergiczna, której zadaniem jest wykorzystanie pożądanych cech obu grup materiałów. Jest to najprostsza metoda łagodząca wady poszczególnych składników i integrująca ich korzystne właściwo-ści [21]. W tym przypadku najbardziej oczywistym rozwiązaniem jest stworzenie kompozytu.…”

Section: Materiały Kompozytoweunclassified

“…są nieprzewodzące, nieodporne na wodę/parę wodną, wykazują słabą odporność mechaniczną. Ponadto, posiadają wąskie mikropory, które są zaletą w przypadku wychwytywania cząsteczek adsorbatu, jednakże znacznie spowalniają proces przenoszenia masy, a tym samym wydajność adsorpcji [21]. Na szczęście, tworzenie kompozytów MOF z innymi komponentami pozwala wykorzystać ich zalety przy jednoczesnym pominięciu wad [26].…”

Section: Materiały Kompozytoweunclassified

“…Obecnie pojawiło się szereg kompozytów MOF z wieloma materiałami, np. nanocząstkami metali/tlenków metali, kropkami kwantowymi, związkami krzemowymi, organicznymi polimerami, polioksometalanami (POM), biomolekułami i materiałami węglowymi [21,26]. W literaturze można znaleźć wiele przykładów kompozytów, w których ten porowaty materiał spełnia zadanie napełniacza (discontinuous phase) lub osnowy/matrycy (continuous phase) [27].…”

Section: Materiały Kompozytoweunclassified

“…nakładania warstwa po warstwie. Drugą metodą, ex situ, jest mieszanie już otrzymanego MOF z materiałem węglowym [21]. Wśród nich wyróżnić należy m.in.…”

Section: Materiały Kompozytoweunclassified

See 2 more Smart Citations

Composites of Carbonaceous Materials and Metal-organic Frameworks

Bieniek¹,

Wiśniewski²,

Terzyk³

et al. 2016

Eng. Prot. Environ.

View full text Add to dashboard Cite

The paper presents a brief review of the literature in the field of composites made of carbon materials and MOF structures. It focuses on presenting numerous examples of composites and the positive effects of the merger of these groups of materials. The new class of composites combines carbon materials with the functionality of inorganic materials. These composites offer a chance to eliminate weaknesses and enhance the capacity of each group. These composites proved that integrating MOF materials with carbonaceous materials can not only convert a significant weakness of MOF, but also surprisingly bring many new features such as improved resistance, i.e. for moisture, and electrical conductivity. These composites broaden the horizons of applications in the fields of adsorption, separation, catalysis, electrochemistry and sensors. In the future, using a variety of MOF structures and carbonaceous materials, newly formed composites will probably push the boundaries of cognition in many fields. Keywords: composites, carbonaceous materials, MOF, metal-organic frameworksWprowadzenie W przeszłości węgiel wykorzystywano jako źródło energii. Obecnie jednak oczekuje się odejścia od tego rozwiązania, co nie oznacza, że stał się on niepotrzebny. Zmieniło się spojrzenie na jego oryginalne i przestrajalne właściwości. Dochodząc do wyższego poziomu rozwoju, zauważono, że węgiel odgrywa i będzie odgrywał ważną rolę w niemal wszystkich dziedzinach technologii, a jego wykorzystanie może przyczynić się do powstania wielu nowych rozwiązań. Wszystko to pozwala na nazwanie węgla materiałem przyszłości. Węgiel jako szósty pierwiastek układu okresowego występuje prawie wszędzie, będąc jednym z najbardziej powszechnych materiałów na Ziemi. Jest czwartym z kolei, najczęściej występującym pierwiastkiem we wszechświecie, a piętnastym w skorupie ziemskiej, ponadto uważany jest za podstawę życia [1,2].

show abstract