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Bimetallic Metal-Organic Frameworks for Controlled Catalytic Graphitization of Nanoporous Carbons

机译：双金属金属-有机框架用于纳米孔碳的受控催化石墨化

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摘要

Single metal-organic frameworks (MOFs), constructed from the coordination between one-fold metal ions and organic linkers, show limited functionalities when used as precursors for nanoporous carbon materials. Herein, we propose to merge the advantages of zinc and cobalt metals ions into one single MOF crystal (i.e., bimetallic MOFs). The organic linkers that coordinate with cobalt ions tend to yield graphitic carbons after carbonization, unlike those bridging with zinc ions, due to the controlled catalytic graphitization by the cobalt nanoparticles. In this work, we demonstrate a feasible method to achieve nanoporous carbon materials with tailored properties, including specific surface area, pore size distribution, degree of graphitization, and content of heteroatoms. The bimetallic-MOF-derived nanoporous carbon are systematically characterized, highlighting the importance of precisely controlling the properties of the carbon materials. This can be done by finely tuning the components in the bimetallic MOF precursors, and thus designing optimal carbon materials for specific applications.
机译：由单金属离子和有机连接基之间的配位构成的单一金属有机骨架（MOF），用作纳米多孔碳材料的前体时，功能有限。本文中，我们建议将锌和钴金属离子的优点合并为一个单一的MOF晶体（即双金属MOF）。与那些与锌离子桥联的有机连接基不同，由于钴纳米颗粒控制的催化石墨化作用，与钴离子配位的有机连接基趋于在碳化后产生石墨碳。在这项工作中，我们展示了一种获得具有定制性能的纳米多孔碳材料的可行方法，这些材料包括比表面积，孔径分布，石墨化程度和杂原子含量。系统地表征了双金属-MOF衍生的纳米多孔碳，突出了精确控制碳材料性能的重要性。这可以通过微调双金属MOF前体中的组分来完成，从而为特定应用设计最佳的碳材料。

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