综合新闻 News
联系我们
  • 客服服务电话:021-64321087
  • 商业服务电话:13918059423
  • 技术服务电话:13918059423
  • 联系人:崔老师 
  • 服务邮箱:shxtb@163.com
  • 地址:上海市徐汇区桂林路100号8号楼107室

广东工业大学何军教授最新Nature Communications:300°稳定有机自由基及其光热转化应用

日期: 2022-11-07
浏览次数: 3

以下文章来源于MOFs在线 ,作者何军教授课题组

近年来,开壳有机自由基在光电子学、有机磁体、光热、生物成像/癌症治疗和自旋电子材料等领域有巨大的应用前景。但是,常见的自由基极不稳定,合成稳定的自由基是巨大的挑战。稳定自由基的方法主要有两种:一是利用共轭基团使未成对电子离域,二是通过体积比较大的基团提供空间位阻保护。迄今为止,已报导的有机自由基可存活的上限温度是200℃。

广东工业大学何军教授、钟礼匡博士团队联合新加坡材料研究与工程研究所(IMRE)徐政涛教授等人,报道了一例堆积紧密的Eu-MOF框架,有趣的是350°C原位生成稳定的有机自由基体系。研究团队通过功能分子设计,综合利用多孔固体框架的空间限域来实现。具体来说,在分子层面上,通过设计具有高活性二噻英官能团的TTA配体(1,4,5,8-tetrathiaanthracene-9,10-dicarboxylic acid)来促进自由基中心的形成。在固态水平上,通过配体与稀土离子Eu3+进行组装,制备一个三维金属有机框架EuTTA,晶体结构表明配体紧密堆积,侧链自由摆动,为为自由基的产生提供了一定空间,框架孔道的限域则限制了反应的路径,有利于自由基物种的定向生成。在热诱导条件下,EuTTA可以转变成一种300℃以上稳定的有机自由基框架材料,用于高效的光热转化和太阳能驱动水蒸发应用。


广东工业大学何军教授最新Nature Communications:300°稳定有机自由基及其光热转化应用

1.EuTTA晶体结构中TTA配体的转换示意图


广东工业大学何军教授最新Nature Communications:300°稳定有机自由基及其光热转化应用

2.EuTTA230℃实现单晶到单晶的转变

结合X射线单晶衍射和NMR数据分析,证明了在热诱导条件下(230℃和350℃)EuTTA晶体中的TTA侧链会发生不同程度的环收缩反应,失去一个C/S原子,生成BDT (benzodithiophene)bis(dithiole)产物,发生单晶到单晶的转变(命为EuTTA-230EuTTA-350)。电子顺磁共振波谱(EPR)表明EuTTA-350表现出强烈的自由基信号,XPS证明在没有Eu()的存在下,EuTTA-350的自由基部分归因于有机自由基信号。并且通过磁化率曲线计算出每个配体上具有两个未成对的电子,与理论计算相结合证明了生成的有机自由基主要存在于bis(dithiole)中的C上。另外生成的自由基具有优异的稳定性,不管是在沸水中还是在空气放置一周后,甚至再将其加热到300℃以上,还能稳定存在。

广东工业大学何军教授最新Nature Communications:300°稳定有机自由基及其光热转化应用

3.EuTTA及其含自由基衍生物种的表征

广东工业大学何军教授最新Nature Communications:300°稳定有机自由基及其光热转化应用

4. EuTTA-350的稳定性表征和光吸收特性

自由基的生成会导致吸收的红移,EuTTA-350还具有较低的导热性和优异的稳定性,使其在光热转换方面具有潜在的应用前景。光热转换实验表明在一个太阳光的照射下,EuTTA-350粉末的温度会在480s内迅速从室温升高69.2°C接近MOF报道的最大值,同时还具有很好的循环稳定性。而在太阳能驱动的水蒸发实验中,在没有复合其它的材料下,纯EuTTA-350粉末的水蒸发速率就可达到1.44 kg m-2 h-1蒸发效率约为98%,这表明EuTTA-350是一种优异的光热材料。在未来设想中,因为TTA分子侧链独特的稳定性和反应性,人们可以将二噻英功能化合物应用到更多其他框架系统中,可以协同孔隙率、开壳/自由基特征和交联相互作用的特性,为电学和磁性在固态化学方面打开新的应用前景。

广东工业大学何军教授最新Nature Communications:300°稳定有机自由基及其光热转化应用

5.光热转换和太阳能驱动水蒸发性质的表征






Hot News / 相关推荐
  • 2023 - 02 - 02
    点击次数: 1
    来源:OFweek激光网强烈、极短波X射线脉冲在纳米波长范围内很难产生,但目前,TU Wien(奥地利维也纳技术大学)已经开发出一种新的、更简单的方法。该方法的起点不是钛蓝宝石激光器,而是镱激光器,关键诀窍是光被送过一种气体,以改变其属性。激光束的波长取决于产生它的材料。在相关的原子或分子中,电子从一种状态转变为另一种能量较低的状态。这导致一个光子被发射出来--其波长取决于电子在其状态变化过程中失...
  • 2023 - 02 - 02
    点击次数: 0
    来源:新广网燃料电池的功能是通过化学反应将化学能转化为电能。当该技术足够成熟时,可以使用氢气之类的燃料而不会将CO 2排放到大气中。在燃料电池中,催化剂促进化学反应,催化剂通常是分散在耐用和反应性材料(例如氧化铈)表面上的铂纳米颗粒。在这项研究之前,这些催化剂的活性区域已经在理想条件下,在非常低的温度和压力下进行了研究,去除了在普通工作条件下可能在设备中发现的任何污垢和水分。然而,Trieste国...
  • 2023 - 02 - 01
    点击次数: 3
    来源:科技日报科技日报合肥1月30日电 (记者吴长锋)记者30日从中国科学技术大学获悉,该校中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、石发展等人,基于金刚石氮—空位(NV)色心量子比特实现了保真度99.92%的量子CNOT门(量子受控非门)。该项研究成果日前发表在《物理评论快报》上。可实用的大规模量子计算要求门保真度至少达到99.9%,此前仅离子阱体系实现了保真度约为99.9%的两比特门。固态体系由于...
  • 2023 - 02 - 01
    点击次数: 2
    来源:中国粉体网目前,柔性电子产品在医疗健康、电子信息和国防安全等领域的地位和作用日益重要。未来可穿戴电子器件和系统需要柔性电池提供致密、安全且可靠的电能源保障。如何发展兼具高比能量、高比功率和高安全性的柔性电池技术已成为先进储能技术领域最受关注的热点问题之一。全固态锂电池是下一代高安全、高比特性储能技术的主要发展途径,而发展兼具可拉伸性和高离子电导率的固体电解质,在形变条件下维持电芯内部离子传导...
  • Copyright ©Copyright 2018  2020 上海市稀土协会 All Rights Reserved 沪ICP备2020034223号-1
    主办单位:上海市稀土协会 指导单位:上海市稀土材料开发应用办公室 承办单位:上海稀土产业促进中心 
    犀牛云提供企业云服务