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Nano Res.[碳]│西南交通大学孟凡彬团队:RGO/ZIF-8/DMAOP的二维结构设计,使其集吸波、防腐、抗菌功能为一体

本篇文章版权为孟凡彬课题组所有,未经授权禁止转载。

背景介绍


随着电磁波技术的发展,电磁污染对人类健康和自然的危害已受到研究者的广泛关注。单一功能的吸波材料在实际应用中难以面对复杂环境带来的严峻挑战,特别是在受多种因素(如湿度、盐雾、微生物等)影响的海洋环境中,腐蚀问题以及细菌污染往往不可避免。以上问题不仅大大缩短了材料的使用寿命,而且造成了巨大的经济损失。因此,构建集微波吸收、防腐、抗菌性能于一体的多功能复合材料,提高吸波材料的环境适应性,使其长期使用具有重要意义。


成果简介


本文采用氧化石墨烯(GO)作为模板诱导ZIF-8受限生长为二维条状结构,同时作为二维纳米容器加载缓蚀剂,以实现pH响应和自修复性能。最后,引入季铵盐(DMAOP)实现协同抑菌。RGO/ZIF-8/DMAOP具有优异的吸波特性,当厚度为2.8 mm时,在12.73 GHz处的最小RL值为−47.08 dB。有效吸收带宽达到6.84 GHz。而RGO/ZIF-8/DMAOP5-0.7%涂层在3.5% NaCl溶液中浸泡35天后,阻抗值为4.585×107 Ω·cm2,保护效率为99.994%,具有优异的防腐性能。同时,RGO/ZIF-8/DMAOP10对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到99.39%和100%,具有良好的抑菌活性。这项工作为新一代多功能吸波材料的开发开辟了新的途径。


图文导读


QQ截图20231114164153.jpg

图1. ZIF-8和RGO/ZIF-8/DMAOP的合成机理图。 


image.png

图2. TEM图像:(a-c)ZIF-8,(d-f)RGO/ZIF-8/DMAOP5。(g-l)RGO/ZIF-8/DMAOP5的TEM-EDS元素映射。


image.png

图3. (a)GO/ZIF-8/DMAOP5,(b) GO/ZIF-8/DMAOP10,(c) RGO/ZIF-8/DMAOP5和(d) RGO/ZIF-8/DMAOP10的3D RL值。(e) RGO/ZIF-8/DMAOP5和(f) RGO/ZIF-8/DMAOP10的最小RL值和fE值。所有测试样品的填料比均为30%。


image.png

图4. (a) EP,(b) RGO/ZIF-8/DMAOP5-0.3%,(c) RGO/ZIF-8/DMAOP5-0.7%,(d) RGO/ZIF-8/DMAOP5-1.0%,(e) RGO/ZIF-8/DMAOP10-0.3%,(f) RGO/ZIF-8/DMAOP10-0.7%,(g) RGO/ZIF-8/DMAOP10-1.0%在3.5% NaCl溶液中浸泡3、7、14、24和35天的Bode图。(h) lg|Z|f=0.01 Hz值作为浸泡时间的函数。(i)样品在3.5% NaCl溶液中浸泡35天后的极化曲线。


image.png

图5. ZIF-8、GO/ZIF-8、RGO/ZIF-8/DMAOP5和RGO/ZIF-8/DMAOP10的抗菌性能。(a,c)针对大肠杆菌的抑菌率以及不同材料在琼脂平板上的菌落分布。(b,d)针对金黄色葡萄球菌的抑菌率及不同材料在琼脂平板上的菌落分布。


作者简介


孟凡彬,西南交通大学材料科学与工程学院教授,博士生导师,四川省杰出青年基金获得者。主要从事电磁防护材料设计、制备及电磁学相关机理研究。近年来,发表 SCI 论文70余篇(引用 4531次,H指数36),其中第一和通讯作者发表50篇(ESI高被引10篇、ESI热点论文3篇)。申请发明专利17项,主持国家自然科学基金(面上、青年)、军委科技委、装备发展部、四川省杰出青年基金、中央引导地方自由探索项目、四川省科技支撑计划(重点研发、国际合作)等纵横向项目20余项。


文章信息


Chen T, Tian Y, Guo Z, et al. Design of novel RGO/2D strip-like ZIF-8/DMAOP ternary hybrid structure towards high-efficiency microwave absorption, active and passive anti-corrosion, and synergistic antibacterial performance. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-6168-y.


QQ截图20220430103511.png


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