化學所於貴課題組在功能共價有機框架材料研究方面取得新進展

fans news 發佈 2022-01-25T04:05:03+00:00

共價有機框架(COFs)材料是一類由p-共軛構築單元通過共價鍵連接形成的具有二維拓撲結構的晶態多孔材料。該類材料具有高結晶性、高的孔隙率和比表面積,可通過選取聚合單元,設計分子結構並賦予COFs材料許多獨特性能,使其在有機電子學器件方面具有潛在的應用前景。

共價有機框架(COFs)材料是一類由p-共軛構築單元通過共價鍵連接形成的具有二維拓撲結構的晶態多孔材料。該類材料具有高結晶性、高的孔隙率和比表面積,可通過選取聚合單元,設計分子結構並賦予COFs材料許多獨特性能,使其在有機電子學器件方面具有潛在的應用前景。

在中國科學院、國家自然科學基金委和科技部的支持下,化學所有機固體實驗室於貴研究員課題組在功能COFs材料的設計策略、性能調控及其應用方面進行了深入的研究。最近,他們對二維COFs材料的可控合成和性能進行了系統總結,介紹了構築COFs的關鍵聚合策略和功能連接單元,綜述了COFs的性能調控及其在氣體吸附與存儲、催化、螢光傳感、光電器件和能量存儲等方面的應用(Small. 2021, 17, 2100918;Nano Today. 2021, 40, 101247)。

在電子學器件應用中,COFs材料是以薄膜形式存在的。由於COFs材料溶解性與成膜性能差,使得基於COFs材料的電學器件性能較低。為解決這一難題,研究人員原位生長了高質量的COFs薄膜並構築了高性能憶阻器。他們利用胺醛縮合反應,合成了具有給體-受體(D-A)結構的2個結晶性良好的COFs材料,2個COFs材料分別含有不同的給體連二噻吩和二噻吩乙烯,給體不同可導致不同的帶隙、孔大小、分子內和分子間相互作用,均具有良好的熱穩定性。在此基礎上,他們製備了高質量的COFs薄膜,通過把ITO襯底放在反應溶液中,改變前驅體的濃度來調控薄膜的厚度、表面粗糙度和薄膜的質量,獲得了具有良好結晶性、分子平行襯底堆積的COFs薄膜,並通過熱蒸鍍Ag電極,製備了憶阻器。該器件具有可擦寫的開關功能,表現出優秀的憶阻性能,驅動電壓為1.30 V,開關比為105,保留時間為3.3×104 秒。

圖 具有D-A結構的COF材料及其憶阻器

相關研究工作發表在Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 27135上,文章的第一作者為博士生李晨宇、李棟以及張衛鋒副研究員,通訊作者為於貴研究員。

來源:化學所

論文連結

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202112924

關鍵字:

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