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高分子非晶态结构的经典模型(nano逐层在柔性织物上原位生长稳定的金属有机框架)

高分子非晶态结构的经典模型(nano逐层在柔性织物上原位生长稳定的金属有机框架)图 7. (a) SMCF 防冰性能示意图。(b) 冷却条件下 MCF 和 SMCF 表面上水的温度-时间曲线。(c) 不同冻结状态下MCF和SMCF表面水滴的红外图像。COMSOL 模拟 MCF (d) 和 SMCF (e) 表面上的水滴冻结过程。(f) 分别在 0、71、118、122、123 和 125 秒的冷却条件下,MCF 表面水演变的代表性冰水相图像。(g) 分别在 0、96、213、280、303 和 320 秒的冷却条件下,SMCF 表面水演变的代表性冰水相图像。图 6. (a) SMCF 的紫外线屏蔽和自愈特性示意图。(b) SMCF 在蚀刻和愈合 10 个周期之间的 WCA 变化。(c) UV 透射率曲线,(d) UPF、UVB 和 UVA 值,(e) 应力-应变曲线,(f) 颜色吸收光谱,以及 (g) CF、CF-COOH、MCF 和 SMCF 的物理性质.图 3.

织物由于其固有的优势,如柔韧性、可再生性和良好的加工性,已在日常生活中广泛用于各种各样的应用。将天然织物与金属有机框架 (MOF) 相结合是提高具有特殊功能的纺织品附加值的有效策略。在这里,报告了一种简便、低成本且可扩展的技术,用于在棉织物上原位生长 MOF。在纤维表面形成一层均匀致密的规则八面体 Cu-1 3 5-苯三甲酸 (CuBTC) 晶体涂层,然后用 1 H 1 H 2 H 2 H -全氟辛基三乙氧基硅烷和三乙氧基辛基硅烷处理形成超疏水CuBTC@cotton织物(SMCF),极大地提高了其水稳定性并扩展了超疏水CuBTC的潜在应用。制备的MCF比表面积为229 m2/g,是原始织物(21 m 2/G)。这种高孔隙率进一步赋予织物增强的精油负载能力,从而实现出色的抗菌能力。此外,SMCF 还具有优异的自清洁、紫外线屏蔽和防冰性能。此外,我们进行了 COMSOL 模拟来研究水在样品表面的动态冻结过程,这与我们的实验观察结果非常吻合。通过结合织物和 MOF 的优点,MCF 有望将传统纺织品在防污、安全、香水工业和医疗保健领域的应用扩展到下一代多功能织物。

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图文简介

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(a) CuBTC 通过 LbL 策略在棉织物上原位生长的示意图。(b) MCF 的 SEM 图像。(c) ATR-FTIR、(d) XPS 光谱和 (e) CF、CF-COOH 和 MCF 的 EDS 映射。(f) CF、CF-COOH、CuBTC 和 MCF 的 XRD 图谱。(g) CF、CuBTC和MCF的N 2吸附-解吸等温线。

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图 2. (a-e) SEM 图像、(f) 光学图像、(g) Cu 含量和 (h) CuBTC 在 3-20 LbL 循环下在 CF-COOH 纤维表面生长的 XRD 图案。

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图 3. CuBTC 在高 (a) 和低 (b) 水百分比下在 CF-COOH 纤维表面原位生长的“捕获”机制示意图。由不同含水量百分比的含金属(A)和含配体(B)溶液制备的MCF的SEM图像:(c)A 33%,B 33%; (d) A 20%,B 20%;(e) A 10%,B 10%;(f) A ≈ 0%,B 10%。(g) 相应样品的 XRD 图谱。

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图 4. (a) SMCF 制备示意图。(b) SMCF 的 SEM 图像(插图是 SMCF 的高倍 SEM 图像和 SMCF 表面的 WCA 图片)。(c) SMCF 的 XPS 光谱。用 POTS (d) 和 TEOS (e) 修饰 SMCF 的高分辨率 C 1s 光谱。(f) SMCF 表面水滴不同 pH 值的照片。(g) 水在 SMCF 表面移动的图片。(h) SMCF 的粘附力-距离曲线。(i) CF、CF-COOH、MCF 和 SMCF 的 TGA 曲线。

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图 5. (a) MCF(左)和 SMCF(右)表面的水润湿性照片。(b) SMCF 在水中的照片。暴露于 H 2 O 溶液 (c) 1 小时和 (d) 6 小时后 MCF 的 SEM 图像。MCF(左)和 SMCF(右)在暴露于 H2O 溶液(e)6 小时和(f)120 小时后的照片。SMCF 暴露于H2O 溶液 (g) 1 小时和 (h) 120 小时后的 SEM 图像。(i) MCF 和 (j) SMCF 暴露于水后的 XRD 图谱。

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图 6. (a) SMCF 的紫外线屏蔽和自愈特性示意图。(b) SMCF 在蚀刻和愈合 10 个周期之间的 WCA 变化。(c) UV 透射率曲线,(d) UPF、UVB 和 UVA 值,(e) 应力-应变曲线,(f) 颜色吸收光谱,以及 (g) CF、CF-COOH、MCF 和 SMCF 的物理性质.

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图 7. (a) SMCF 防冰性能示意图。(b) 冷却条件下 MCF 和 SMCF 表面上水的温度-时间曲线。(c) 不同冻结状态下MCF和SMCF表面水滴的红外图像。COMSOL 模拟 MCF (d) 和 SMCF (e) 表面上的水滴冻结过程。(f) 分别在 0、71、118、122、123 和 125 秒的冷却条件下,MCF 表面水演变的代表性冰水相图像。(g) 分别在 0、96、213、280、303 和 320 秒的冷却条件下,SMCF 表面水演变的代表性冰水相图像。

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论文信息

论文题目:In Situ Growth of a Stable Metal–Organic Framework (MOF) on Flexible Fabric via a Layer-by-Layer Strategy for Versatile Applications

通讯作者:ZhanxiongLi* and Swee Ching Tan*通讯单位:新加坡国立大学材料科学与工程系

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