劉云圻課題組利用電化學(xué)法制備大面積二維導(dǎo)電MOF薄膜(圖文)

發(fā)布者：眺望科技                     發(fā)布日期：2021-03-12

二維金屬有機框架 (metal-organic framework (MOF) ) 薄膜是金屬離子與有機配體之間通過配位鍵形成的多孔晶體材料。由于其具有高的比表面積、穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和可調(diào)的物理化學(xué)性質(zhì)，在催化、能源、氣體分離、生物醫(yī)藥、化學(xué)傳感等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，制備高質(zhì)量大面積二維MOF薄膜仍然存在許多挑戰(zhàn)。 

在中國科學(xué)院先導(dǎo)B專項“功能導(dǎo)向的原子制造前沿科學(xué)問題”支持下，化學(xué)所有機固體實驗室陳建毅研究員和劉云圻研究員利用配位化學(xué)反應(yīng)，制備了高質(zhì)量二維有機框架材料薄膜。 在前期的工作中(Mater. Chem. Front. 2020, 4, 243)，他們以六羥基苯并菲（hexahydroxytriphenylene, HHTP）為分子構(gòu)筑基元，利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)，通過固-固反應(yīng)，成功在銅箔表面上生長了Cu3(HHTP)2 MOF薄膜。 

最近，該研究團隊提出了一種電荷誘導(dǎo)機制，并利用電化學(xué)法在單晶銅表面上制備了大面積均勻的Cu3(HHTP)2，Cu3(BTPA)2, Cu2(MTCP)和Cu3(TBTC)2 MOF薄膜。該方法通過施加外電壓使配體離子向陽極遷移并與解離出的Cu2+發(fā)生配位反應(yīng)。經(jīng)過低電壓誘導(dǎo)成核及外延生長后，高質(zhì)量的MOF薄膜可以直接沉積到銅陽極表面上。在此基礎(chǔ)上，他們利用聚甲基丙烯酸甲酯轉(zhuǎn)移技術(shù)實現(xiàn)了MOF薄膜從銅箔表面向任意襯底轉(zhuǎn)移。該薄膜具有高的晶體質(zhì)量，電導(dǎo)可以達到0.087 S cm–1，相比于文獻報道提高了三個數(shù)量級。相關(guān)成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. (2021, 60(6), 2887-2891) 上。文章的第一作者是博士生劉友星，通訊作者是陳建毅研究員和劉云圻研究員。 

圖 電化學(xué)制備大面積二維Cu3(HHTP)2 MOF薄膜 

文章來源：中國科學(xué)院化學(xué)研究所（侵刪）