左景林教授课题组在离子交换调控氧化还原活性金属有机框架材料的电导以及光导研究..

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左景林教授在利用阳离子交换的方式调控阴离子型氧化还原活性金属有机框架材料(MOFs) 的导电以及光导性能研究中取得了重要进展，题为“Tuning Electrical- and Photo-Conductivity by Cation Exchange within a Redox-Active Tetrathiafulvalene-Based Metal-Organic Framework” 的论文于2020年7月12日在Angew. Chem. Inter. Ed.上在线发表(doi: 10.1002/anie.202008941)。周艳、俞飞为该论文共同第一作者，左景林教授为论文的通讯作者。在基于分子导体的多功能材料研究中，今年早些时候，该课题还发表了有关具有良好电子和质子导电的二维配合物材料（Matter, 2020, 2, 711–722）、氧化还原活性Zr-MOF用于原位限域贵金属纳米颗粒研究苯甲醇氧化催化（Chem. Sci., 2020, 11, 1918–1925）、介电（导电）与磁功能复合的新型自旋转换材料（Chem. Sci., 2020, 11, 6229–6235）等方面的成果。

图1. 化合物MV@1二重穿插结构图(a); 框架沿a轴(b) 和c轴(c) 的透视图(内部黄色和外部红色)。空腔内青色球体代表TTF•+ 和MV2+。

光电流响应图谱

图2. Me2NH2@1，TTF@1和MV@1的光电流响应图谱。

       金属有机框架是一种高度有序的多孔材料，因其在气体存储与分离、传感和催化等领域的潜在应用得到广泛关注。其中，氧化还原活性MOFs材料在微孔导体、电催化、能量存储器件和电化学传感器等方面也展现出了诱人的应用前景。
       选用该研究团队此前报道的由四硫富瓦烯苯四羧酸配体(TTFTB) 与金属InIII合成的阴离子型MOF：(Me2NH2)[InIII(TTFTB)]  (Me2NH2@1)。利用阳离子交换的方式将四硫富瓦烯一价阳离子自由基 (TTF•+) 或者光敏性的二价紫精阳离子(MV2+) 交换进入MOF的孔道当中（图1），实现了单晶到单晶的转变，分别得到两个新的MOF：TTF@1和 MV@1。对交换后的晶体TTF@1和 MV@1进行了单晶结构解析。与(Me2NH2)[InIII(TTFTB)]相比，TTF@1和 MV@1的电子导电性能均提高了两个数量级，光电流响应分别提升4倍和28倍 (图2)。在化合物MV@1中，紫精阳离子(MV2+) 和MOF框架 (TTFTB) 具有电荷转移的协同作用，在固体紫外可见近红外图谱中1200 nm处出现新的电荷转移吸收峰。该团队证明利用功能性离子交换来调控MOF的功能是非常有效的方法，可以扩展到探索新的刺激响应MOFs材料中。
       以上研究工作得到了国家重点研发计划项目(2018YFA0306004)，国家自然科学基金(21801054和21631006)等项目支持或资助，同时也得到了Mohamedally Kurmoo教授和苏剑博士的大力帮助。


      文章来源：南京大学
       左景林，男，江西余江人，1968年8月出生。1990毕业于南京大学并获学士学位，专业是无机化学。97年获南京大学理学博士学位，导师为游效曾院士。毕业后留校工作。1996年和1998年分别赴香港大学化学系（支志明院士课题组）从事合作研究。2000年至2001年，德国慕尼黑工业大学无机化学研究所W. A. Herrmann教授课题组从事博士后研究（洪堡基金资助）。2001年至2003年，美国哈佛大学化学和化学生物系博士后（R. H. Holm教授课题组）。现任南京大学化学化工学院、配位化学国家重点实验室教授、博士生导师。国家杰出青年基金获得者（2007年）；国家杰出青年基金获得者“分子及自旋体系中的量子调控”首席科学家（2007年）；教育部长江计划特聘教授。