氧气可以帮助合成金属有机骨架

金属有机骨架(MOF)由周期性地被有机桥连分子包围的金属离子组成，这些杂化晶体骨架具有笼状中空结构的特征。这种独特的结构主题为储能，化学转化，光电，化学阻滞传感和(光电)电催化等领域的广泛应用提供了巨大潜力。MOF在2000年代初问世，是一种引人入胜的纳米材料。尽管许多应用程序都利用MOF，但对于氧气在MOF的合成中的作用方式知之甚少。

由位于蔚山国立科学技术学院(IBIST)的基础科学研究所(IBS)的多维碳材料中心(CMCM)的化学家在Rodney S. Ruoff主任和高级化学家Yi Jiang博士的带领下与UNIST和成均馆大学(SKKU)的同事们已经确定了氧气如何影响新型MOF的合成;1,3,5-三氨基-2,4,6-苯并三醇金属有机骨架[Cu 3(TABTO)2 -MOF ]。他们的发现发表在最近的《美国化学学会杂志》上。

“由于有机氧化还原活性配体通常对氧敏感，因此在许多有机反应中氧的存在并不受欢迎。但是，氧可以帮助合成某些基于氧化还原活性配体的MOF，但许多化学家并未意识到”，该研究的第一作者伊江博士指出。研究人员基于氧化还原活性配体合成了二维共轭MX2Y2型(M =金属，X，Y = N，S，O和X≠Y)Cu 3(TABTO)2 -MOF (1,3 ，5-三氨基-2,4,6-苯三醇)。通过比较空气和惰性气体(氩气)中的实验结果，确定了氧气在该MOF合成中的作用：纯铜3(TABTO)2 -MOF在氧气存在下产生，而Cu 3(TABTO) )如果不存在氧，则与铜金属一起形成2- MOF。姜博士补充说：“我们的研究表明，氧阻止这些配体将Cu(I和II)离子还原为Cu金属，从而促进了纯MOF的合成。”

他们还揭示了由于CuI和载流子的形成，Cu 3(TABTO)2 -MOF在被碘化学氧化后变得导电。它最初是几乎没有导电性的绝缘体。碘掺杂在空气中合成的Cu 3(TABTO)2 -MOF颗粒中每厘米的电导率产生0.78西门子。进一步的实验和分析发现了材料的金属特性。

通过详细的密度泛函理论(DFT)计算对结构进行建模，研究人员还通过X射线衍射，漫反射UV-vis，X射线光电子，电子顺磁共振和拉曼光谱学实验研究了该二维MOF的结构。

“我们的工作有助于对氧在基于氧化还原活性配体的MOF合成中的作用有基本的了解，并应激发社区更多地关注氧在基于氧化还原活性配体的MOF合成中所起的作用”，研究的相应作者Rodney S. Ruoff主任说。姜博士进一步解释说：“该领域的大部分工作都集中在基于氧化还原活性配体的MX4型(M =金属，X = N，O或S)MOF的合成上。新的导电MOF的合成既不是MX4型又具有挑战性和意义的工作，既是合成的又是碘掺杂的Cu 3(TABTO)2-MOF在催化和与能源有关的应用中可能有用。”

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