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  在過(guò)去的二十年中，金屬有機(jī)框架(MOFs)由于其具有極高的比表面積、多樣的結(jié)構(gòu)和可調(diào)的孔徑，極大地促進(jìn)了納米和多孔材料的發(fā)展。迄今為止，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了許多具有不同有機(jī)配體和金屬離子的MOFs，并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如：重金屬離子吸附分離，氣體存儲(chǔ)，分離，抗菌，能量存儲(chǔ)，催化，水收集和藥物傳遞。然而，以往的研究大多以粉末形式進(jìn)行，這極大地限制了它們的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。紡織品由于具有柔軟靈活、可再生、易加工等特點(diǎn)，在日常生活中被廣泛應(yīng)用，如：服裝、家用紡織品、工業(yè)紡織品、醫(yī)療紡織品等。但是，當(dāng)暴露在惡劣的環(huán)境條件下時(shí)，如：強(qiáng)烈的紫外線、有毒化學(xué)物質(zhì)、細(xì)菌等，傳統(tǒng)織物就不能夠起到很好的防護(hù)作用。如果將MOFs材料結(jié)合至柔性紡織品上可以賦予普通織物更多特殊防護(hù)性能。因此，通過(guò)一種簡(jiǎn)單易操作、成本低廉的方法在纖維表面原位生長(zhǎng)形貌規(guī)整、致密、負(fù)載量大且牢度優(yōu)異的MOFs涂層，依舊是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。

圖文摘要

本文要點(diǎn)：

  (1) 以間氨基苯甲酸為前體通過(guò)重氮自由基聚合法接枝改性棉織物，成功在棉纖維上引入羧基芳香聚合物鏈，為后續(xù)金屬離子的固著提供了豐富的活性位點(diǎn)；然后通過(guò)層層自組裝在纖維表面生長(zhǎng)CuBTC晶體，制得MOF@織物。

  (2) 疏水化后MOF@織物對(duì)水接觸角為168.4 ± 1.6°，滾動(dòng)角為1.8 ± 0.2°，粘附力低至16.17 μN(yùn)，同時(shí)表現(xiàn)出良好的酸、堿穩(wěn)定性；由于其超疏水性能，其耐水解穩(wěn)定性得到了很大提升，可以經(jīng)受在30 ℃的水中浸泡120 h，而未經(jīng)疏水化改性MOF@織物表面的MOF晶體顆粒在30 ℃下浸泡6 h即完全水解。

  (3) 制備得到的超疏水MOF@織物表現(xiàn)出優(yōu)異的自清潔、抗污、自修復(fù)、抗紫外線和抗結(jié)冰性能，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天然抗菌劑精油的負(fù)載，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能。

  本研究通過(guò)重氮自由基聚合法對(duì)纖維素纖維進(jìn)行羧基化預(yù)處理，成功在纖維表面形成均勻致密的正八面體CuBTC晶體涂層，再經(jīng)1H,1H,2H,2H-全氟辛基三乙氧基硅烷(POTS)和三乙氧基辛基硅烷(TEOS)處理，得到超疏水CuBTC@織物(SMCF)，大大提高了其水穩(wěn)定性，擴(kuò)展了超疏水Cu-BTC的潛在應(yīng)用性能。同時(shí)制備得到的MCF比表面積增大至229 m²/g，是原織物(21 m²/g)的11倍。綜上所述，制備得到的MOF@織物結(jié)合了織物柔軟易加工的特點(diǎn)和MOFs具有超大孔隙率和比表面積的優(yōu)點(diǎn)，使其在自清潔、抗污、抗紫外線、抗結(jié)冰以及精油包覆領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。重氮自由基共價(jià)接枝改性羧基化纖維的方法對(duì)于制備其它MOF@織物及拓展紡織品多功能應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

  相關(guān)成果以題為In Situ Growth of a Stable Metal–Organic Framework (MOF) on Flexible Fabric via a Layer-by-Layer Strategy for Versatile Applications的論文發(fā)表在ACS Nano上。其中論文的第一作者為蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院博士生李武龍，通訊作者為蘇州大學(xué)李戰(zhàn)雄教授，新加坡國(guó)立大學(xué)Tan Swee Ching教授。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 51673137），江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（No. KYCX20-2665），中國(guó)國(guó)家留學(xué)基金委 （CSC, 202106920042）和江蘇省高等學(xué)校重點(diǎn)學(xué)術(shù)項(xiàng)目建設(shè)的支持。

  原文鏈接：

  Wulong Li, Yaoxin Zhang, Zhen Yu, Tianxue Zhu, Kexin Liu, Zhanxiong Li*, Swee Ching Tan*. In Situ Growth of a Stable Metal–Organic Framework (MOF) on Flexible Fabric via a Layer-by-Layer Strategy for Versatile Applications, ACS Nano, 2022.

  https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05624