四硫富瓦烯基2D金屬有機骨架及其在高效的光熱能轉化領域的應用

2020-11-30 科學網

四硫富瓦烯基2D金屬有機骨架及其在高效的光熱能轉化領域的應用

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/11/29 21:50:39

南京大學的左景林團隊開發了一系列的四硫富瓦烯基2D金屬有機骨架並闡述了其在高效光熱能轉換中的應用。 該研究成果發表於2020年11月25日出版的《德國應用化學》。

持久性自由基金屬有機骨架（MOFs）的合成是其功能的擴展的一項重大挑戰。

該文中，研究人員利用原位溶劑熱法組裝了一系列間-四硫富瓦烯-四苯甲酸（m-TTFTB）連接的2D-MOF。三聚體間-四硫富瓦烯-四苯甲酸穩定的節點有利於未配對電子離域自由基的穩定性。同時，六核稀土團簇結構一維鏈的存在也進一步提高了金屬有機框架的穩定性。用X射線單晶衍射技術分析了三聚態m-TTFTB中間配體的C-C、C-S鍵變化以及其構型，並觀測了其自由基態。電子順磁共振、紫外-可見-近紅外吸收和X射線光電子能譜實驗也證實了其自由基特性。

穩定性測試表明，即使在非水/水溶液和酸鹼環境（pH 1‐12）下，MOF中的這些自由基也是穩定的。由於分子內電荷轉移的高效光吸收能力、低的熱導率和優異的穩定性， 2D的Dy-MOF表現出優異的光熱性能，在單日照射下 240秒內可升高34.7 ℃。

研究結果證實了電子離域作用下持久自由基MOFs的穩定性及其在光熱轉化中的應用，拓展了其在太陽能利用、光熱治療、海水淡化、光熱催化等方面的應用前景。

附：英文原文

Title: Persistent Radical Tetrathiafulvalene‐based 2D Metal‐Organic Frameworks and their Application in Efficient Photothermal Conversion

Author: Jian Su, Ning Xu, Ryuichi Murase, Zhi-Mei Yang, Deanna M DAlessandro, Jing-Lin Zuo, Jia Zhu

Issue&Volume: 25 November 2020

Abstract: The synthesis of persistent radical metalorganic frameworks (MOFs) represents a significant challenge that underpins the expansion of their functionalities. Herein, via an  in situ  solvothermal method, a series of stable radical 2D MOFs have been assembled. The existence of (  m  ‐TTFTB)  3  (  m  ‐tetrathiafulvalene‐tetrabenzoate) trimer building blocks is beneficial for the stability of radicals due to delocalization of the unpaired electron. The presence of hexanuclear rare earth (RE) cluster‐based infinite one‐dimensional chains further enhances the stability of the frameworks. The radical state of the middle TTF in the trimer has been observed by the change of central CC and CS bond distances and the configuration of the TTF by single crystal X‐ray diffraction. The radical characteristics are also confirmed by electron paramagnetic resonance, UV‐Vis‐NIR absorption, and X‐ray photoelectron spectroscopy experiments. Stability tests showed that these radials in the frameworks are stable even in non‐aqueous/aqueous solutions and under acid/base environments (pH 1‐12). Owing to the efficient light‐absorption ability from intramolecular charge transfer, low thermal conductivity and outstanding stability, the radical 2D Dy‐MOF shows excellent photothermal properties, an increase of 34.7 °C within 240 seconds under one‐sun illumination. The results demonstrate the stability of persistent radical MOFs by electron delocalization and their application in photothermal conversion, expanding their future applications in solar energy utilization, photothermal therapy, seawater desalination, photothermal catalysis and so on.

DOI: 10.1002/anie.202013811

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202013811

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