鄭麗敏教授課題組在質(zhì)子傳導金屬有機膦酸材料研究方面取得新進展
時間：2021-04-11 16:50:03學院：化學化工學院學校：南京大學
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??? 最近我院鄭麗敏教授課題組在質(zhì)子傳導金屬有機膦酸材料研究中取得新進展，其成果“Enhancing Proton Conduction in 2D Co?La CoordinationFrameworks by Solid-State Phase Transition”發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上（2014, 136, 9292?9295）。論文第一作者是鮑松松博士，通訊作者是鄭麗敏教授和日本京都大學北川宏教授。
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??? 質(zhì)子傳導材料是燃料電池的重要組成部分，近年來受到研究者的廣泛關注。深入探究材料結構和性能的關聯(lián)，理解質(zhì)子傳導的途徑和機理，對于獲得新的具有高質(zhì)子傳導率和寬溫度應用范圍的高性能質(zhì)子傳導材料具有重要的意義。金屬有機框架（MOFs）材料具有清楚明確且豐富多樣的結構類型以及寬的工作溫度范圍，可以從結構設計的角度出發(fā)去獲得具有高質(zhì)子導電率的質(zhì)子傳導材料。目前提高這類材料質(zhì)子傳導性能的主要嘗試集中在提高孔道的親水性使其可以容納更多的質(zhì)子傳導載體，以及通過引入酸性基團提高孔道的酸性等。
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??? 鄭麗敏教授課題組提出了一種新的增強材料質(zhì)子傳導性能的方法：通過金屬有機膦酸層狀材料的原位相變，將質(zhì)子從層內(nèi)釋放到材料的層間通道，從而提高材料的導電率。他們設計合成了兩個以三氮雜環(huán)三甲基膦酸為配體的稀土鈷層狀配位聚合物CoLa-I和CoLa-II，其中CoLa-I具有電中性的層狀結構，而CoLa-II的層狀結構由于膦酸基團的氧原子質(zhì)子化而帶正電性?；衔顲oLa-II在溫度45度相對濕度93%的條件下，可以轉變?yōu)榱硪幌郈oLa-III。通過XAFS譜、PXRD譜、EDX能譜的研究，發(fā)現(xiàn)CoLa-III具有和化合物CoLa-I相同的層狀結構。所以當化合物CoLa-II發(fā)生相變時，膦酸基團上的質(zhì)子被釋放到層間，與晶格水分子形成水合氫離子。阻抗譜研究表明，化合物CoLa-III在25度相對濕度95%時的導電率比化合物CoLa-I和CoLa-II提高了1個數(shù)量級。這種通過相變誘導提高質(zhì)子傳導率的方法為設計合成具有高質(zhì)子傳導性能的材料提供了新的思路。
? ??? 該課題研究得到了科技部重大研究計劃項目(2010CB923402, 2013CB922102)和國家自然科學基金項目(Nos. 11079021, 21101092)的支持。 |
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