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金属有机骨架(MOFs)作为一种由金属离子或金属团簇与有机配体通过配位键相互连接而成的多孔聚合物,自20世纪90年代首次被合成出来后受到了人们的广泛关注。MOFs具有超高的比表面积、可调控的孔径以及丰富的不饱和金属位点,这使得它在气体吸附和分离、催化、药物运输和传感方面有着良好的应用前景。相比于块状的三维MOFs,二维MOFs纳米片拥有纳米级厚度和较大比表面积,使其在催化等方面具有独特的物理化学性质。然而,二维MOFs纳米片的晶体特性限制了其加工性能和应用。因此将MOFs与基底复合是改善其应用性能的常见策略。其中纤维作为一种柔性基底,与MOFs的复合材料具有较高的柔韧性和可加工性。常见的制备MOFs@纤维复合材料方法有原位生长法、二次生长法和超分子自组装法等,但是以上方法所必需的较长反应时间和较高反应温度限制了其在实际工业生产中的应用。因此,开发操作简便、条件温和的制备方法对复合材料的应用具有重要的科研和应用价值。本文利用操作简便的超声喷雾法在室温条件下成功制备了一系列MOFs@纤维复合材料,直接将二维MOFs纳米片附着在纤维表面,成功制备得到CuBDC@碳纤维,CuBDC@棉纤维,CuBDC@尼龙纤维,Cu(1,4-NDC)@碳纤维,Cu(2,6-NDC)@碳纤维以及Cu(2-atp)@碳纤维(Cu:铜;BDC:对苯二甲酸根;1,4-NDC:1,4-萘二甲酸;2,6-NDC:2,6-萘二甲酸;2-atp:2-氨基对苯二甲酸)。纤维“吸附”大量的有机配体溶液,超声雾化器将金属离子雾化成小颗粒并落在纤维表面,然后金属离子小液滴与纤维表面的有机配体接触发生配位作用,落在纤维表面的金属离子小液滴还会沿着纤维的方向扩散,最终形成的二维MOFs纳米片均匀密实的包覆在纤维表面。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)以及红外光谱仪(FT-IR)表征MOFs@纤维复合物的形貌和结构。CuBDC@碳纤维、Cu(1,4-NDC)@碳纤维、Cu(2,6-NDC)@碳纤维以及 Cu(2-atp)@碳纤维中二维MOFs纳米片由于片层间的作用力堆叠并沿着碳纤维方向分布将碳纤维表面完全包裹。而棉纤维和尼龙纤维分别由于表面粗糙和溶液浸润性差,使得CuBDC@棉纤维和CuBDC@尼龙纤维中的二维MOFs纳米片零星分布在纤维表面,并不能将棉纤维和尼龙纤维完全包裹。CuBDC@碳纤维复合材料中的CuBDC纳米片拥有较大的比表面积,因此可作为异相催化剂催化还原对硝基苯酚。当对硝基苯酚与硼氢化钠的混合反应液通过CuBDC@碳纤维时,对硝基苯酚就被还原成对氨基苯酚。采用不同层数(1,3,5)的CuBDC@碳纤维催化反应混合液时,它们对对硝基苯酚的催化还原转化效率随着CuBDC@碳纤维层数的增加而增加。叠加的CuBDC@碳纤维层数越多,其催化还原对硝基苯酚的效果越好,这是因为过滤网上负载的CuBDC纳米片的数量越多催化效果越好。