南京大學左景林Angew離子交換調控氧化還原活性MOF的電導性能

2021-01-08 學研天地

研究背景

金屬有機框架（MOF）是由有機配體與金屬節點組合成的三維框架結構。提及MOF材料，大家都會想到其固有的多孔性，正是由於其本身的特點使其電子導電及光電導性能受到限制。

成果簡介

南京大學左景林課題組通過陽離子交換的後合成方法成功實現單晶到單晶的轉變，進而調控氧化還原活性MOF的電子導電以及光電導性能。

圖1. 陽離子交換示意圖。

為了獲得具有陰離子骨架的氧化還原活性MOF材料，該研究團隊選用了此前報導的四硫富瓦烯苯四羧酸配體 (TTFTB) 與金屬InIII合成的具有陰離子骨架的MOF：(Me2NH2)[InIII(TTFTB)](Me2NH2@1)。該MOF孔道中原位產生的二甲銨陽離子[Me2NH2]+作為抗衡陽離子填充整個框架孔道。利用離子交換的方式將四硫富瓦烯一價陽離子自由基（TTF+）以及光敏性的二價紫精陽離子（MV2+）交換進入MOF的孔道當中，實現了單晶到單晶的轉變，分別得到兩個新的MOF：TTF@1和MV@1（圖1）。對交換後的晶體TTF@1和 MV@1進行了單晶結構解析。交換後的晶體TTF@1和MV@1的電子導電性能均提高了兩個數量級，以及光電流響應分別提升4倍和28倍（圖2）。在化合物MV@1中，紫精陽離子（MV2+）和MOF框架（TTFTB）具有電荷轉移的協同作用，在固體紫外可見近紅外圖譜中出現新的電荷轉移吸收峰，且表現出溫度依賴的EPR信號。該團隊證明利用功能性離子交換來調控MOF的功能是非常有效的方法，可以擴展製備新的刺激響應MOFs材料。

圖2. Me2NH2@1，TTF@1和MV@1的光電流響應圖譜。

該工作在Angew. Chem. Int. Ed.上發表，周豔、俞飛為該論文共同第一作者，左景林教授為論文的通訊作者，同時得到了Mohamedally Kurmoo教授和蘇劍博士的幫助。

Tuning Electrical- and Photo-Conductivity by Cation Exchange within a Redox-Active Tetrathiafulvalene-Based Metal-Organic Framework

Yan Zhou, Fei Yu, Jian Su, Mohamedally Kurmoo, Jing-Lin Zuo

Angew. Chem. Int. Ed.,2020, DOI:10.1002/anie.202008941

導師介紹

左景林，南京大學化學化工學院教授，配位化學國家重點實驗室主任，中國化學會無機化學學科委員會主任。1990和1997年分別獲南京大學學士和博士學位。1996年和1998年兩次赴香港大學化學系從事合作研究。2000-2003年，德國慕尼黑工業大學（洪堡學者）、美國哈佛大學博士後。國家傑出青年基金獲得者（2007年）；國家重大科學研究計劃項目、國家重點研發計劃項目首席科學家（2007、2013和2018年）；教育部長江計劃特聘教授（2009年）。主要從事光電功能配合物的合成、性質和應用研究。在基於分子導體的多功能材料、納米分子磁體、有機電致發光等研究中取得了一些重要進展。發表SCI論文三百餘篇。現任美國化學會ACS Omega副主編，《中國科學：化學》等雜誌編委。2004和2002年分獲「國家自然科學獎」二等獎和「教育部提名國家科學技術獎自然科學獎」一等獎（均為第三完成人）。

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