具有超高稳定性的导电镧系金属有机框架化合物的设计和电学性质研究
日期：
2023-08-17
浏览次数:
28
近日，我院曹阳教授与孔祥建教授在具有超高稳定性的导电镧系金属有机框架设计研究中取得重要进展，相关研究成果以“Conductive Lanthanide Metal−Organic Frameworks with Exceptionally High Stability”为题发表于Journal of the American Chemical Society上（DOI: 10.1021/jacs.3c05336）。具有高电子传导性能的金属-有机框架（MOFs）材料被越来越多地应用于超级电容器、燃料电池、电催化剂和传感器等领域。然而，这些应用涉及的实际工作环境（包括电场强度、pH和温度等）通常是复杂、多变、严苛的。例如，在电催化过程中，通常需要强酸或强碱环境，而且随着反应的进行，催化剂表面的电场强度和温度会不断升高，这些都对导电MOFs材料的稳定性、高效性提出了挑战。基于此，研究团队构建了一系列化学式为{Ln4(μ4-O)(μ3-OH)3(INA)3(GA)3(H2O)6}n的MOFs（简称为Ln4-MOFs，Ln = Gd、Tm和Lu，INA =异烟酸，GA =羟基乙酸）。基于该材料制备的单晶电学器件，沿单晶不同轴向其导电性呈现出高达4000倍的差异，导电各向异性值高于大部分报道的类似器件。Ln4-MOFs单晶高导电轴向上，芳香环紧密排列形成π-π堆积结构，作为有效的导电传输路径，且π-π堆积间距可以通过镧系收缩效应替换不同镧系元素进行调节，进一步提高材料导电性能。更为重要地，器件在不同的溶液pH值范围内（1-12）、高温度下（373 K）和高达800000 V/m的电场等严苛测试条件下，其电导率和晶体结构仍能保持长时间稳定，即超过12小时电导率波动小于16%。这种超高的稳定性可能来源于高价镧系金属离子与异烟酸（INA）上的羧基形成强配位键，且异烟酸上的氮原子与相邻氧原子之间形成丰富的氢键相互作用进一步稳定了电子传输路径。本工作构建的镧系MOFs为设计高度稳定的导电MOFs材料并推动其实际应用打下了坚实基础。同时，该系列化合物表现出的高导电各向异性有望在信息存储等方面得到应用。该研究工作在我院曹阳教授、孔祥建教授和张瑞华博士（现为美国西北大学博士后）的共同指导下完成。我院2020级博士生陈超龙、2022级博士生王聪和2014级博士生郑秀英（现为安徽大学副教授）为共同第一作者，龙腊生教授和郑兰荪院士提供了相关指导，浙江工业大学庄桂林教授完成了理论计算相关工作，2021级硕士研究生许依玲参与了部分工作。该研究工作得到国家重点科技发展计划项目（2022YFA1505200、2018YFA0306900）、国家自然科学基金项目（21872114、 92163103、 21871224、92161104、92161203、21721001）、中央高校基本科研业务费专项资金（20720210009）的支持。
Hot News
/
相关推荐
2025
-
10
-
23
点击次数:
17
来源：中国稀土网据Mining.com网站援引彭博通讯社报道，美国总统特朗普与来访的澳大利亚总理阿尔巴尼斯签署一项加大稀土和关键矿产供应的协议。“从现在起的一年左右时间内，我们就将拥有太多的关键矿物和稀土，届时都不知如何处置它们”，特朗普周一（10月20日）在白宫两国领导人会见期间称。阿尔巴尼斯称，协议涉及价值85亿美元的“准备就绪”项目。他称赞该协议将两国的经济和国防合作水平推上“一个新台阶”。...
2025
-
10
-
22
点击次数:
29
来源：中国稀土网近日，国家知识产权局公示首批产业知识产权运营中心认定名单。由包头稀土高新区管委会主导牵头的“稀土功能材料产业知识产权运营中心”成功入选。本批次中，全国共有65家中心入选，自治区共有3家中心入选，“稀土功能材料产业知识产权运营中心”位列其中且是包头市唯一入选中心。据悉，国家级产业知识产权运营中心围绕构建全产业链知识产权运营生态，以重点产业龙头企业、产业园区、行业组织、科研机构等为建设...
2025
-
10
-
22
点击次数:
29
来源：中国稀土网据Mining.com网站报道，美国Critical Metals公司已经与一家未具名的机构投资者达成一项证券购买协议，通过私募股权投资（PIPE）交易将筹集5000万美元的资金。根据协议条款，Critical Metals将发行共计147万股普通股和预先出资的认证股权，以购买总计约156万股。公司称，将利用转让净收入助资其开发格陵兰坦布里兹（Tanbreez）稀土矿，该矿矿石量大...
2025
-
10
-
21
点击次数:
51
来源：中国稀土网近日，随着最后一组试验数据出炉，包钢集团矿山研究院自主研发、自主工业制备的“KYR型稀土捕收剂”圆满完成工业应用试验，标志着包钢集团在稀土选矿关键技术上取得重大突破，将显著提升白云鄂博矿稀土资源的综合利用效率。此次进行工业试验的“KYR型稀土捕收剂”是包钢集团矿山研究院“新型高效稀土捕收药剂的开发及应用”项目的重要科研成果，项目团队联合白云选矿分公司（宝山矿业），在包钢选区选矿作业...