CuCo 雙金屬有機(jī)框架納米顆粒（CuCo-MOF）是由銅（Cu）和鈷（Co）兩種金屬中心與有機(jī)配體通過配位鍵自組裝形成的晶態(tài)多孔材料。

一、特性

1. 雙金屬協(xié)同效應(yīng)：Cu和Co的共摻雜優(yōu)化了電子結(jié)構(gòu)，顯著提升了催化活性。例如，在析氫反應(yīng)（HER）中，氫吸附自由能（ΔGH*）從0.46 eV降至0.14 eV（接近Pt的0 eV），顯著降低過電位。

2. 高比表面積與介孔結(jié)構(gòu)：二維CuCo-BDC納米片比表面積達(dá)數(shù)百平方米每克，介孔尺寸在2-50 nm之間，促進(jìn)了傳質(zhì)過程，提升了催化效率。

3. 優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)：CuCo-MOF具有高穩(wěn)定性、豐富的活性位點以及較強的導(dǎo)電性，適用于多種應(yīng)用場景。

二、合成方法

1. 水相室溫合成：以Na?BDC為配體，在室溫下通過簡單的混合和攪拌即可合成CuCo-MOF。這種方法避免了高溫高壓和有毒溶劑的使用，降低了生產(chǎn)成本。

2. 溶劑熱法：適用于制備結(jié)晶性良好的塊體材料，但需控制反應(yīng)條件以防止團(tuán)聚現(xiàn)象的發(fā)生。

3. 光誘導(dǎo)還原法：在MOF孔道內(nèi)原位構(gòu)筑Cu單原子與Cu摻雜Au納米顆粒，實現(xiàn)CO?光還原生成乙烷（C?H?），電子選擇性達(dá)71.1%。

4. 其他創(chuàng)新方法：如一鍋法合成、離子交換、模板輔助法等，為CuCo-MOF的合成提供了更多的選擇性和靈活性。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 電催化：

• CuCo-CAT/CC（碳布基底）在堿性和中性介質(zhì)中表現(xiàn)出與Pt/C相當(dāng)?shù)幕钚?，且穩(wěn)定性優(yōu)異，1000次循環(huán)后性能無衰減。

• 在氧還原反應(yīng)（ORR）中，雙金屬位點協(xié)同促進(jìn)氧分子吸附與還原，有望替代貴金屬催化劑用于燃料電池。

2. 光催化：

• 基于MOF的Cu單原子與Cu摻雜Au納米顆粒協(xié)同催化，可將CO?轉(zhuǎn)化為高附加值燃料，如C?H?，為碳中和提供新路徑。

3. 環(huán)境修復(fù)：

• CuCo-BDC在可見光下活化過氧單硫酸鹽（PMS），30分鐘內(nèi)對磺胺甲惡唑（SMX）等污染物的去除率超過93%。

4. 能源存儲：

• 作為超級電容器材料，CuCo-MOF的高比表面積和導(dǎo)電性提升了電荷存儲能力，循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異。

• 作為鋰離子電池負(fù)極材料，雙金屬協(xié)同效應(yīng)緩解了體積膨脹，延長了電池壽命。

5. 傳感與檢測：

• 利用CuCo-MOF的選擇性吸附能力和熒光特性等，可構(gòu)建高靈敏度、高選擇性的光學(xué)傳感器（如SERS傳感器、比色傳感器），用于檢測氣體分子、重金屬離子或生物標(biāo)志物等。

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薄層二氧化硅包覆金納米顆粒

金納米立方體

介孔二氧化硅包覆金納米棒

介孔二氧化硅包覆金納米顆粒

水溶性金納米顆粒5nm

油溶性金納米顆粒10nm

鏈霉親和素(SA)修飾金納米顆粒150nm

PEG修飾金納米顆粒

CTAB修飾金納米顆粒

PEI修飾金納米顆粒50nm