ChemPlusChem:表面组装的单层共轭金属有机框架:研究进展与展望

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金属有机框架(MOF)材料在能源、催化、传感等领域具有广泛的应用潜力。然而,大多数MOF材料的低电导率限制了它们的实际性能。为了解决这一问题,二维共轭MOF的研究近年来备受关注。最近的实验和理论研究表明,二维共轭MOF不仅具有高电导率,还可能表现出多种非平凡的量子物相。


表面配位组装是一种制备单层二维MOF的有效策略。它是指通过分子配体和金属原子在表面二维限域作用下发生自发的配位组装来制备单层二维MOF结构。近日,香港科技大学林念教授及北京大学刘婧博士在ChemPlusChem发表综述文章,总结了表面组装的单层共轭MOF的最新实验进展,并对该领域的发展进行了展望。



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文章首先对单层二维MOF的结构设计原则进行了归纳,并根据配位方式和配体对称性将目前已报道的单层共轭MOF结构分为三类。接着,文章分别对三类MOF的相关研究工作进行了总结。基于扫描探针显微镜等具有超高空间分辨能力的表面技术,研究者们不仅对表面制备的单层MOF进行了分子水平的结构表征,也实现了电子性质的检测,并在多种表面制备的MOF结构中证实了色散能带、Kagome能带等共轭MOF所具有的特征能带结构的出现。


目前,对于表面制备的单层共轭MOF的研究已取得了重要的进展,但仍面临着诸多挑战。一方面, MOF结构与基底表面之间强烈的耦合作用常常对单层MOF本征的能带结构具有显著影响,导致可能存在的量子物相被淬灭。要解决这一问题,需要发展能够有效减小MOF和基底间耦合作用的方法,例如在惰性基底表面生长MOF结构、在MOF和基底之间引入惰性插层等等。另一方面,目前利用表面组装的方法得到的单层MOF结构的尺寸往往只有几百纳米,难以进行输运测量,也限制了它们的应用。为了获得更大面积的单层MOF晶体,或需进一步优化制备条件。

文信息

On-Surface-Assembled Single-Layer Metal-Organic Frameworks with Extended Conjugation

Jing Liu, Nian Lin


ChemPlusChem

DOI: 10.1002/cplu.202200359




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