具有超高稳定性的导电镧系金属有机框架化合物的设计和电学性质研究
日期：
2023-08-17
浏览次数:
3
近日，我院曹阳教授与孔祥建教授在具有超高稳定性的导电镧系金属有机框架设计研究中取得重要进展，相关研究成果以“Conductive Lanthanide Metal?Organic Frameworks with Exceptionally High Stability”为题发表于Journal of the American Chemical Society上（DOI: 10.1021/jacs.3c05336）。具有高电子传导性能的金属-有机框架（MOFs）材料被越来越多地应用于超级电容器、燃料电池、电催化剂和传感器等领域。然而，这些应用涉及的实际工作环境（包括电场强度、pH和温度等）通常是复杂、多变、严苛的。例如，在电催化过程中，通常需要强酸或强碱环境，而且随着反应的进行，催化剂表面的电场强度和温度会不断升高，这些都对导电MOFs材料的稳定性、高效性提出了挑战。基于此，研究团队构建了一系列化学式为{Ln4(μ4-O)(μ3-OH)3(INA)3(GA)3(H2O)6}n的MOFs（简称为Ln4-MOFs，Ln = Gd、Tm和Lu，INA =异烟酸，GA =羟基乙酸）。基于该材料制备的单晶电学器件，沿单晶不同轴向其导电性呈现出高达4000倍的差异，导电各向异性值高于大部分报道的类似器件。Ln4-MOFs单晶高导电轴向上，芳香环紧密排列形成π-π堆积结构，作为有效的导电传输路径，且π-π堆积间距可以通过镧系收缩效应替换不同镧系元素进行调节，进一步提高材料导电性能。更为重要地，器件在不同的溶液pH值范围内（1-12）、高温度下（373 K）和高达800000 V/m的电场等严苛测试条件下，其电导率和晶体结构仍能保持长时间稳定，即超过12小时电导率波动小于16%。这种超高的稳定性可能来源于高价镧系金属离子与异烟酸（INA）上的羧基形成强配位键，且异烟酸上的氮原子与相邻氧原子之间形成丰富的氢键相互作用进一步稳定了电子传输路径。本工作构建的镧系MOFs为设计高度稳定的导电MOFs材料并推动其实际应用打下了坚实基础。同时，该系列化合物表现出的高导电各向异性有望在信息存储等方面得到应用。该研究工作在我院曹阳教授、孔祥建教授和张瑞华博士（现为美国西北大学博士后）的共同指导下完成。我院2020级博士生陈超龙、2022级博士生王聪和2014级博士生郑秀英（现为安徽大学副教授）为共同第一作者，龙腊生教授和郑兰荪院士提供了相关指导，浙江工业大学庄桂林教授完成了理论计算相关工作，2021级硕士研究生许依玲参与了部分工作。该研究工作得到国家重点科技发展计划项目（2022YFA1505200、2018YFA0306900）、国家自然科学基金项目（21872114、 92163103、 21871224、92161104、92161203、21721001）、中央高校基本科研业务费专项资金（20720210009）的支持。
Hot News
/
相关推荐
2024
-
11
-
28
点击次数:
1
来源：市经信委11月27日上午，市经济信息化委组织的新闻通气会上介绍，2024专精特新中小企业发展大会将于12月1日至3日在上海举行。截至目前，上海专精特新企业数量达11466家，其中国家级专精特新“小巨人”企业数量达857家。2024专精特新中小企业发展大会主会场设在张江科学会堂。届时，工业和信息化部领导、上海市领导将出席大会并致辞，国家发展和改革委、财政部等国家有关部委、全国36个省市中小企业...
2024
-
11
-
28
点击次数:
2
近期，中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部研究团队在Tm:GdScO3脉冲激光研究方面取得了新的进展。相关研究成果以“Output characteristics of an actively Q-switched Tm:GdScO3 slab laser at 2 μm band”为题发表于Physica Scripta。点击下方阅读原文查看通知全文↓↓↓↓↓↓阅读原文
2024
-
11
-
27
点击次数:
74
来源：厦门钨业日前，厦门钨业（600549）稀土光电晶态材料研究所在采用泡生法生长大尺寸BGO闪烁晶体方面取得重大技术突破。经过两年的不懈努力，项目团队借鉴泡生法生长大尺寸蓝宝石晶体的成功经验，克服了包括两元组分偏离化学计量比导致的晶体着色问题、温场不均匀引起的毛坯形状扭曲等生长缺陷，通过不断优化坩埚几何要素、温度场和生长参数，成功生长出无色透明的BGO闪烁晶体。这一技术突破标志着厦门钨业在晶体生...
2024
-
11
-
27
点击次数:
57
来源：化学加在材料科学领域，组装研究显著推动了将分子基元转化为具有新特性和功能的新材料。通过精巧的自组装，研究人员能够实现一些在分子层面上不可能出现的现象和特性，例如将非手性分子组装成手性结构、使同一发光分子在不同组装状态下表现不同的发光特性、以及实现室温磷光和聚集诱导发光等。这些突破在化学传感、分子封装、光学编码等领域引起了广泛关注。在相关组装研究中，稀土发光配合物尤其引人注目。这类配合物将稀土...