Adhesive bacterial amyloid nanofiber-mediated growth of metal-organic frameworks on diverse polymeric substrates.
Adhesive bacterial amyloid nanofiber-mediated growth of metal-organic frameworks on diverse polymeric substrates.
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粘附细菌淀粉样蛋白纳米纤维介导的金属有机框架在不同聚合物基质上的生长
DOI：
10.1039/c8sc01591k
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发表时间：
2018-07-07
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Li T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang C;Li Y;Wang H;He S;Xu Y;Zhong C;Li T
粘附卷曲纳米纤维，细菌生物膜的主要蛋白质组分，用于介导各种聚合物基底上的MOFs的生长。开发一种简单、稳健和可推广的方法，用于在不同聚合物基底上空间控制生长金属有机框架（MOFs），具有深远的技术意义，但仍然是一个重大挑战。在这里，我们报告了使用粘合剂细菌淀粉样蛋白纳米纤维，也称为卷曲纳米纤维（CNF），细菌生物膜的主要蛋白质组分，作为各种聚合物基底上的通用和化学/机械坚固的涂层，以实现受控的MOF生长，并将表面覆盖率提高至100倍。值得注意的是，由于CNF固有的粘合剂属性，我们的方法适用于2D表面和3D物体上的MOF生长，而不管它们的几何复杂性如何。将该技术应用于膜制备，得到了包含生长在微孔聚偏二氟乙烯（PVDF）载体上的760 ± 80 nm ZIF-8选择层的薄膜复合膜，其表现出高达10的C3 H6/C3 H8混合气体分离因子，高达1110 GPU的C3 H6渗透率和长达7天的操作稳定性。因此，我们简单而强大的方法为设计介导MOF生长的新界面提供了新的见解，并为构建新的基于MOF的膜和器件开辟了新的机会。
Adhesive curli nanofibers, bacterial biofilms' major protein component, were utilized to mediate the growth of MOFs on various polymeric substrates. The development of a simple, robust, and generalizable approach for spatially controlled growth of metal–organic frameworks (MOFs) on diverse polymeric substrates is of profound technological significance but remains a major challenge. Here, we reported the use of adhesive bacterial amyloid nanofibers, also known as curli nanofibers (CNFs), major protein components of bacterial biofilms, as universal and chemically/mechanically robust coatings on various polymeric substrates to achieve controlled MOF growth with improved surface coverage up to 100-fold. Notably, owing to the intrinsic adhesive attributes of CNFs, our approach is applicable for MOF growth on both 2D surfaces and 3D objects regardless of their geometric complexity. Applying this technique to membrane fabrication afforded a thin-film composite membrane comprising a 760 ± 80 nm ZIF-8 selective layer grown on a microporous polyvinylidene fluoride (PVDF) support which exhibited a C3H6/C3H8 mixed-gas separation factor up to 10, C3H6 permeance up to 1110 GPU and operational stability up to 7 days. Our simple yet robust approach therefore provides new insights into designing new interfaces for mediating MOF growth and opens new opportunities for constructing new MOF-based membranes and devices.
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