通过C₆₀封装增强可调节导电性的3D金属有机框架的溶剂定向组装

科学领域:

• 材料科学
• 化学学
• 固态物理

背景情况:

• 金属有机框架 (MOF) 由于其可调节的结构和宿主-客体化学反应,可以作为导电材料.
• 对导电性MOF的导电性,孔隙性和结构性调性之间的相互作用缺乏系统研究.

研究的目的:

• 合成并系统地研究一系列具有不同导电性和多孔性的3D铜MOF.
• 探索客分子封装对MOFs电特性的影响.

主要方法:

• 一系列3D铜MOF (NU-4000至NU-4003) 的合成,使用三烯基六基碳酸连接剂.
• 调节溶剂比率以控制MOF拓和π-π堆叠.
• 在MOF通道中封装C60富勒以提高导电性.

主要成果:

• 通过调整溶剂比率,从绝缘体 (< 10^-6 S/cm) 到半导体 (10^-8 到 10^2 S/cm) 实现了电导率.
• 具有连续 π-π 堆叠的 NU-4003 MOF 的导电率为 1.7 × 10-6 S/cm.
• 在NU-4003中封装C60,使导电率提高了8个级别,达到140S/cm,并且孔位占用率很高.

结论:

• 在MOF中,π-π堆叠和宿主-客体化学的结合显著提高了电导率.
• 据报道,NU-4003-C60是最具导电性的3DMOF之一,显示出电子和能源应用的潜力.
• 这项工作为设计通过集成电荷传输路径保持孔径的导电MOF提供了蓝图.