GO辅助原位生长策略实现MOF/GO/MOF超薄夹层结构的公斤级制备
电化学能源器件对高性能电极材料的需求日益提升，而二维（2D）超薄金属-有机框架（MOF）纳米片因其高比表面积、丰富的暴露活性位点以及快速的电子传输路径，成为新型电极与电催化材料的重要研究方向。然而，传统剥离或自组装方法制备2D MOF纳米片普遍存在产率低、厚度不可控等问题，限制了其大规模应用。针对上述难题，孙道峰教授团队提出一种简便可扩展的策略，利用氧化石墨烯（GO）作为结构导向剂，通过辅助自组装方式，实现了公斤级二维超薄单晶MOF/GO/MOF（MGM）夹层结构纳米片的合成。所得纳米片以Ni/Co-BDC（BDC = 1,4-苯二甲酸）为代表，金属摩尔比为Ni:Co = 7:3，厚度仅为4 nm，金属转化率高达98.73%。该工作实现了MOF晶体在GO表面双面均匀生长，形成独特的“夹心”结构，显著提升了电化学性能，并展现出良好的结构通用性。通过调节金属组分和配体种类（如2-氨基对苯二甲酸、2-氟对苯二甲酸和联苯二甲酸等），该策略成功拓展至MGM7-ABDC、MGM7-FBDC和MGM7-BPDC等多个体系，展现出良好的通用性和结构调控能力。同时，结合SEM、XRD、AFM、Cryo-HRTEM等手段及密度泛函理论（DFT）模拟，系统揭示了GO诱导二维晶体形成的“反熟化”机制。该成果以“Kg-Scale Synthesis of Ultrathin Single-Crystalline MOF/GO/MOF Sandwich Nanosheets with Elevated Electrochemical Performance”为题发表在Advanced Materials上，博士研究生李紫祎为第一作者，孙道峰教授和徐奔副教授为通讯作者。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adma.202505700