开发具有定制电导率的多孔晶体材料在各个领域都具有重要意义,包括能源存储、催化、传感器和电子工业。然而,一个缺点是大多数报道的多孔晶体都是电绝缘的。在有限的新兴多孔晶体中,导电金属有机框架(c-MOF)因其二维平面π共轭结构而脱颖而出,表现出相对较高的电导率。
在这项研究中,四川大学Shengyang Zhou, 乌普萨拉大学Chao Xu引入了一种电化学掺杂策略,旨在操纵导电金属有机框架(c-MOF)的结构和组成。
文章要点
1)通过代表性的 c-MOF Ni3(HITP)2(HITP = 2,3,6,7,10,11-六亚氨基苯并菲)进行举例说明,该材料被合成为由纳米纤维素支撑的多孔薄膜。而c-MOF在中性电解质中表现出特有的电容行为;它在酸性和碱性电解质中均表现出氧化还原行为。
2)有证据表明,当分别暴露在酸性和碱性电解质中的特定电化学势时,c-MOF 内的有机配体会发生氧化(p 掺杂)和还原(n 掺杂)。有趣的是,p 掺杂过程被证明是可逆的,c-MOF 结构在循环 p 掺杂/去掺杂过程中保持稳定。相比之下,n型掺杂是不可逆的,导致框架在几个循环中逐渐分解成无机物质。
3)利用这些发现,研究人员展示了 c-MOF 及其衍生复合材料的多功能电化学应用,包括电化学储能、电催化和超快驱动。这项研究提供了对 c-MOF 掺杂的深刻见解,为调节其化学和电子结构提供了新途径,从而拓宽了其多种电化学应用的潜力。
参考文献
Shengyang Zhou, et al, Electrochemical Doping and Structural Modulation of Conductive Metal-Organic Frameworks, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202318387
DOI: 10.1002/anie.202318387
https://doi.org/10.1002/anie.202318387