由2,5-二溴对苯二甲酸构筑的铪(Ⅳ)基金属有机框架的质子导电性能
李建定, 冯俊, 任慧敏, 李纲
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20240464
以2,5-二溴对苯二甲酸(H2BDC-Br2)为桥联配体,采用快速合成法,与HfCl4进行自组装,成功制备了一个与传统UiO-66结构相同的三维多孔铪基金属有机框架(UiO-66-Br2-Hf) (1)。首先通过热重分析(TGA)、粉末X射线衍射(PXRD)等表征手段证实了 1的卓越的结构稳定性。进而系统地考察了其在水分子辅助下的质子导电能力,发现其质子电导率与温度和相对湿度(RH)呈正相关关系,且在100 ℃和98% RH下,其质子电导率高达3.11×10-3 S·cm-1。最后,结合结构分析、氮气和水蒸气吸附测试以及活化能计算等,对其质子导电机制进行了探究。
关键词: 2,5-二溴对苯二甲酸, 铪(Ⅳ), 金属有机框架, 质子传导, 导电机理
由二溴对苯二甲酸构建的离子氢键有机框架的质子传导和荧光性能
冯俊, 韩小丽, 宋永杰, 李纲
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250350
针对新型质子导电材料在环境适应性与稳定性方面的需求,以2,5-二溴对苯二甲酸(H2BDC-Br2)为前驱体,采用溶剂热法构筑了三维离子型氢键有机框架(iHOF 1)。利用单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、电化学阻抗谱及固态荧光光谱等表征技术,系统研究了其晶体结构、材料稳定性、质子传导行为及荧光性质。结构解析表明,iHOF 1结晶于单斜晶系C2/c空间群,其三维框架由HBDC-Br2-与(Me2NH2)+通过强分子间氢键和静电相互作用稳定构筑。电导性能测试显示,其质子电导率表现出显著的温湿度依赖性,在100 ℃、相对湿度(RH)98%条件下可达1.72×10-3 S·cm-1。不同湿度下的活化能分析(68%:Ea=0.44 eV,98%:Ea=0.41 eV)证实,质子传输遵循Grotthuss跳跃机制,框架内由亲水性羧基、溴原子及(Me2NH2)+构成的连续氢键网络是质子快速传导的关键。稳定性研究表明,该材料具有优异的热稳定性(分解温度:230 ℃)与化学稳定性(水浸泡及电化学测试后结构保持完整)。此外,该材料在324 nm光激发下于432 nm处呈现单色性良好的蓝光发射,源于芳香基团的ππ*跃迁。
关键词: 2,5-二溴对苯二甲酸, 氢键有机框架, 晶体结构, 质子电导, 固态荧光

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