新型金属有机框架 Ni-HATC:兼具金属电荷传输与高孔隙率的创新材料

【字体: 时间:2025年03月07日 来源:Chem 19.1

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  为解决材料金属电荷传输与孔隙率难以共存问题,研究人员合成 Ni-HATC,兼具高导电性与高比表面积。

  在单一材料平台中,将金属电荷传输特性与孔隙率相结合,为能量存储、化学电阻传感和电催化带来了变革性机遇。然而,由于这些特性的要求相互矛盾,实现起来颇具挑战。大多数导电金属有机框架(EC-MOFs)表现出半导体特性,电导率相对适中,而已有的金属型 EC-MOFs 往往比表面积较低。为填补这一空白,研究人员设计出 Ni-HATC,它将金属电荷传输与高比表面积相结合。这项工作不仅为调控 EC-MOFs 的电子特性提供了深刻见解,还使 Ni-HATC 成为一种具有纳米孔隙的前沿合成金属材料,可用于多种应用。
亮点:

  • 氨基功能化的大环配体实现金属电荷传输。
  • 通过配体设计获得高比表面积(1000 m2/g),具有分级孔隙结构。
  • 分子精确的纳米多孔材料,具备金属电荷传输能力(20 S/cm )。

总结:
在单一材料中整合金属电荷传输和高孔隙率,有望在能量存储、电催化和化学电阻传感等领域取得重大进展。然而,由于对高载流子密度和孔隙存在的需求相互矛盾,这些特性很少同时存在。在此,研究人员报告了一种新型大环配体 2,3,8,9,14,15 - 六氨基三苯并环炔(HATC)及其导电金属有机框架(EC-MOF),其与镍节点配位形成纳米多孔合成金属 Ni-HATC。HATC 提供了额外孔隙的固有口袋,其六个氨基和三个炔基显著提高了电子密度,从而使 Ni-HATC 表现出金属特性。结果,Ni-HATC 在薄膜中的电导率达到 20 S/cm ,在块状材料中为 3 S/cm ,比表面积高达 1000 m2/g。该研究成果展示了一种独特的材料,将金属电荷传输与高孔隙率相结合,为未来合成纳米多孔金属材料开辟了新的可能性。
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