圖1 (a) 二維Cu2(TCPP) MOFs的結構示意圖;(b) XRD;(c) HRAFM圖像;(d) (100)面的Cryo-TEM圖像;(e) (001)面的Cryo-TEM圖像。
在國家自然科學基金委和中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項(B類)的支持下,化學所有機固體實驗室的科研人員在金屬有機框架 (MOF) 材料的可控組裝與規(guī)?;苽浞矫骈_展了系列研究。 他們以六羥基苯并菲(HHTP)為有機配體,通過化學氣相沉積技術研究了水-氧氣氛對晶體生長的影響,制備了高質量的Cu3(HHTP)2 MOF材料 (Mater. Chem. Front. 2020, 4, 243);利用電化學技術,以六羥基苯并菲、苯-1,3,5-三基三硼酸(BTPA)、2,4,6-三羥基-1,3,5-苯三甲醛(TBTC)等為有機配體,通過施加外電壓使其向陽極遷移并與解離出的銅離子在陽極表面發(fā)生配位反應,制備了均勻的二維Cu3(HHTP)2、Cu3(BTPA)2、Cu3(TBTC)2 等MOF薄膜,并將它們轉移到硅片襯底上,組裝了電子器件(Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 2887)。
最近,該研究團隊從毛細現(xiàn)象中獲得靈感,提出了制備二維MOF薄膜的限域生長策略。該方法利用毛細力將制備二維MOF薄膜的銅離子和5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉(TCPP)交替引入到由兩片絕緣襯底組成的狹縫內,在限定的區(qū)域內發(fā)生配位反應,從而在石英、藍寶石、硅片等絕緣襯底表面上直接生長出大面積的二維Cu2(TCPP) MOF薄膜。該方法不需要襯底轉移,與目前的硅加工工藝相兼容。通過XRD、HRAFM和Cryo-TEM等儀器測試表明,該方法制備的MOF薄膜具有高的晶體質量, 其薄膜電導率為0.007 S cm-1,相比其它羧酸基MOF材料(10–6 S cm–1)提高了3個數(shù)量級。同時,該策略也適用于制備Cu3(HHTP)2, Co3(HHTP)2 和 Ni3(HHTP)2 等二維MOF材料,具有普適性。該成果發(fā)表在 Advanced Materials期刊上 (Adv. Mater. 2021, 33, 2007741),并被選為前封面。論文第一作者為博士生劉友星,通訊作者為陳建毅研究員和劉云圻院士。
圖2 前封面,示意了MOF薄膜的面對面限域組裝過程
參考資料
[1] 劉云圻課題組在金屬有機框架材料薄膜的可控生長方面取得新進展http://www.iccas.ac.cn/xwzx/kyjz/202104/t20210412_5992077.html
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