国科大博士生导师刘云圻课题组利用电化学法制备大面积二维导电MOF薄膜

  • 化学所 (中国科学院化学研究所)
  • 创建于 2021-03-09
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  二维金属有机框架 (metal-organic framework (MOF) ) 薄膜是金属离子与有机配体之间通过配位键形成的多孔晶体材料。由于其具有高的比表面积、稳定的化学结构和可调的物理化学性质,在催化、能源、气体分离、生物医药、化学传感等领域具有广阔的应用前景。目前,制备高质量大面积二维MOF薄膜仍然存在许多挑战。 

  在中国科学院先导B专项“功能导向的原子制造前沿科学问题”支持下,国科大博士生导师化学所有机固体实验室陈建毅研究员和刘云圻研究员利用配位化学反应,制备了高质量二维有机框架材料薄膜。 在前期的工作中(Mater. Chem. Front. 2020, 4, 243),他们以六羟基苯并菲(hexahydroxytriphenylene, HHTP)为分子构筑基元,利用化学气相沉积技术,通过固-固反应,成功在铜箔表面上生长了Cu3(HHTP)2 MOF薄膜。 

  最近,该研究团队提出了一种电荷诱导机制,并利用电化学法在单晶铜表面上制备了大面积均匀的Cu3(HHTP)2,Cu3(BTPA)2, Cu2(MTCP)和Cu3(TBTC)2 MOF薄膜。该方法通过施加外电压使配体离子向阳极迁移并与解离出的Cu2+发生配位反应。经过低电压诱导成核及外延生长后,高质量的MOF薄膜可以直接沉积到铜阳极表面上。在此基础上,他们利用聚甲基丙烯酸甲酯转移技术实现了MOF薄膜从铜箔表面向任意衬底转移。该薄膜具有高的晶体质量,电导可以达到0.087 S cm–1,相比于文献报道提高了三个数量级。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2021, 60(6), 2887-2891) 上。文章的第一作者是博士生刘友星,通讯作者是陈建毅研究员和刘云圻研究员。 

图 电化学制备大面积二维Cu3(HHTP)2 MOF薄膜

责任编辑:脱畅