在MOF中通过合理的金属协调调节捐助者-接受者堆叠,以提高光热转换和太阳能驱动的水蒸发性能
Xin-Yu Zheng1, Cong Wang1, Xu-Feng Luo1
1College of Material Science and Chemical Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo 315211, P. R. China.
Inorganic chemistry
|September 16, 2025
概括
优化金属有机框架 (MOFs) 的光热转换依赖于联体堆叠. 在TTFDPNI-Cd-MOF中堆叠的供体-受体可增强光吸收和太阳能水蒸发.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学 化学 化学
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 金属有机框架 (MOF) 中的光热转换效率受到有机合物堆叠的影响.
- 了解结构-属性关系对于设计先进的MOF至关重要.
- 氧化还原活性连接体和独特的金属节点提供了调整MOF属性的机会.
研究的目的:
- 系统地研究金属节点 (Cd2+与Co2+) 对无结构MOF光热特性的影响.
- 阐明连接体堆叠安排 (捐赠者-接受者与捐赠者-捐赠者) 在决定光热转换效率方面的作用.
- 建立一个结构-属性关系,以优化光热应用中的MOF.
主要方法:
- 合成和表征两个非结构性MOF:TTFDPNI-Cd-MOF和TTFDPNI-Co-MOF,使用相同的氧化还原活性配体 (H4TTFTB和DPNI).
- 单晶X射线衍射分析以确定晶体结构和堆叠安排.
- 光谱和光热表征,包括近红外吸收,光热转换效率测量和太阳能驱动的水蒸发测试.
主要成果:
- TTFDPNI-Cd-MOF表现出最佳的面对面的捐赠者-接受者 (D-A) π-π堆叠,导致强大的分子间电荷转移 (CT) 相互作用.
- TTFDPNI-Co-MOF显示分离的捐赠者-捐赠者 (D-D) 堆叠配置.
- 该Cd-MOF表现出优异的光热转换效率 (47.5%),更广泛的近红外吸收 (700-1000nm),达到254°C,以及卓越的太阳能水蒸发性能 (96.8%的效率).
结论:
- 捐赠者-接受者堆叠是一种高度有效的策略,用于增强MOF中的CT相互作用和光热性能.
- 在TTFDPNI-Cd-MOF显示了需要高效的光收获和热量产生应用的巨大潜力.
- 这项研究提供了一个明确的结构-性能相关性,指导下一代MOF基于光热材料的设计.
