既透明又導電的金屬有機框架(MOFs)薄膜,你見過嗎?

2021-02-15 中國科學雜誌社

浙江大學彭新生教授課題組在Science China Materials上發表研究論文，報導了一種將高導電性PEDOT:PSS引入透明金屬有機骨架ZIF-8薄膜中並成功合成具有高導電性、高透光性的PEDOT:PSS@ZIF-8 (PPZ)金屬有機骨架複合薄膜的有效方法。

金屬有機框架物（MOFs）是一類新型多孔晶體材料，因具有許多優異性質近年來已成為研究熱點之一。然而，將MOFs應用於光電催化裝置中的透明電極面臨著巨大的挑戰，因為雖然其具有高孔隙率和高比表面積但絕大多數的MOFs是透光性差導電率低。此外，大多數MOFs合成後都是粉末狀的，在薄膜器件中應用時需額外添加粘結劑或利用其他較複雜的方法才能製成薄膜。因此，製備連續完整且具有良好導電性和透光性的MOFs薄膜就顯得尤為重要。

近期，浙江大學材料科學與工程學院彭新生教授課題組針對這一問題，利用室溫受限轉換法將導電聚合物PEDOT:PSS引入透明MOFs（ZIF-8）薄膜中，成功獲得具有高導電性、高透光性的PEDOT:PSS@ZIF-8 (PPZ)複合薄膜（圖1），為其應用於透明導電器件提供了可能。相關研究成果以「Highly conductive and transparent metal-organic frameworks thin film」為題在Science China Materials上發表，該論文的第一作者是浙江大學材料材料科學與工程學院博士研究生李卓異。   

圖1  PEDOT:PSS@ZIF-8薄膜的合成示意圖

該工作製備的PEDOT:PSS@ZIF-8薄膜兼具PEDOT:PSS和ZIF-8的優異特性，同時表現出了良好的導電性和透光性並且保持了較高的比表面積；此外，還利用二甲亞碸（DMSO）對PEDOT:PSS@ZIF-8薄膜進行了後處理，使其導電性和透光性有了進一步地提升（圖2）。處理後薄膜最高電導率可達57.03 S cm−1，相對於近乎絕緣的ZIF-8薄膜而言，電導率有了極大提高。

圖2  DMSO處理前後PEDOT:PSS@ZIF-8薄膜的導電率和透光率

兼具高導電性、高透光率和較高比表面積的PEDOT:PSS@ZIF-8薄膜的成功製備拓寬了MOFs的應用領域，也為製備透明導電MOFs材料提供了新的思路。

 


更多詳情請閱原文：

Highly conductive and transparent metal-organic frameworks thin film

https://doi.org/10.1007/s40843-019-9432-y



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