Angew. Chem. :二维金属有机框架材料(2D-MOF)的光电导率性质以及光电导传导机理

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金属有机框架(MOF)作为新一代的功能材料,适用于气体储存和分离、催化、传感器和药物输送等多种应用。然而,由于MOF本身的导电性较差,其作为半导体/电荷传输材料在光电器件中的应用相对有限。受益于丰富的结构可变性和多样性,最近,2D-MOF 的发展促进了导电 MOF 的发现,其中导电性可以通过化学键传输(金属到配体/配体到金属的电荷转移)或穿过空间传导(包括层与层之间的 π-π 相互作用和电荷跳跃)来实现。尽管有这些发现,但很少有研究对 MOF 结构与光电导机制的相关性提供深入的见解,而其却对于进一步开发具有光电子和光催化应用的导电 MOF 又是至关重要。



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在这项工作中,作者报告了 一系列二维M-HHTP MOF (M = Cu,Cu/Zn和Zn; HHTP=2,3,6,7,10,11- hexahydroxytriphenylene 六羟基苯并菲)的合成与表征。基于我们课题组最近的研究表明,通过调控金属中心(比如用3d10的Zn2+离子来取代3d8的Cu2+离子),可以达到有效的调控光电导的化学键传输/层内传输,从而帮助我们深入认识二维MOF的光电导机制。 

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更重要的是通过使用非接触式光泵太赫兹探针(即 OPTP)测试了导电 2D-M-HHTP(M=Cu 和/或 Zn)MOF 中的光电导率。我们发现Cu-HHTP具有卓越的光导率(65.5 S•m-1),高于之前报道的电导率结果。借助OTA和XTA光谱以及TDDFT,我们发现了Cu-HHTP中的超快电荷传输动力学归因于通过HHTP配体之间的层间π-π相互作用产生的光激发空穴态。更重要的是,这是首次对二维MOFs的光电导机制进行定量评估,为新型具有光电导性质的2D-MOFs的设计及其光电导机制的研究提供了新的参考。

文信息

Dominant Role of Hole Transport Pathway in Achieving Record High Photoconductivity in Two-Dimensional Metal–Organic Frameworks

Dr. Denan Wang, Dr. Sarah Ostresh, Daniel Streater, Dr. Peilei He, James Nyakuchena, Qiushi Ma, Dr. Xiaoyi Zhang, Prof. Jens Neu, Prof. Gary W. Brudvig, Prof. Jier Huang


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202309505

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