新型Zn2+基金属有机框架结构的温度依赖的导电、发光性能及理论计算

高义粉 庄桂林 柏家奇 钟兴 王建国

引用本文: 高义粉,  庄桂林,  柏家奇,  钟兴,  王建国. 新型Zn2+基金属有机框架结构的温度依赖的导电、发光性能及理论计算[J]. 物理化学学报, 2017, 33(1): 242-248. doi: 10.3866/PKU.WHXB201610103 shu
Citation:  GAO Yi-Fen,  ZHUANG Gui-Lin,  BAI Jia-Qi,  ZHONG Xing,  WANG Jian-Guo. Temperature-Dependent Conductivity, Luminescence and Theoretical Calculations of a Novel Zn(II)-Based Metal-Organic Framework[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(1): 242-248. doi: 10.3866/PKU.WHXB201610103 shu

新型Zn2+基金属有机框架结构的温度依赖的导电、发光性能及理论计算

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973)(2013CB733501)和国家自然科学基金(21176221,21136001,21671172,21306169,91334013)资助

摘要: 通过Zn2+和1,3,5-三苯甲酸(H3BTB)配体反应获得一种新型的四重互穿的金属有机框架结构(MOF)1。单晶体结构分析表明这是一种由中性N,N-二甲基甲酰胺(DMF)分子和H2NMe2+阳离子沿b轴密封于通道的三维(10,3)网状阴离子框架结构。交流阻抗测试显示该结构的导电性能具有特殊温度依赖性。其电导值在20℃下为0.36×10-6 S·cm-1,随着温度升高导电能力迅速增大,160℃达到最大值2.24×10-5 S·cm-1,继续升高温度,导电能力开始下降。分子动力学(MD)模拟和介电性质测量表明,这种特殊温度依赖的导电性能是来自于随温度升高H2NMe2+阳离子迁移增强以及DMF挥发的协同效应。0.20 V的传输能垒接近于质子导电性能。研究表明:MOFs孔对H2NMe2+的限制作用是获得电子材料的一种潜在理想方法。同时,在1中发现一种有趣的荧光现象,发射峰位置比在H3BTB配体中更加蓝移。密度泛函理论(DFT)计算揭示这是由于在1中,配体BTB3-的离域π键结构破坏,禁带宽度增大所致。

English

    1. [1]

      (a) Long, J. R.; Yaghi, O. M. Chem. Soc. Rev. 2009, 38 (5), 1213. doi: 10.1039/b903811f

    2. [2]

      Eddaoudi, M.; Kim, J.; Rosi, N.; Vodak, D.; Wachter, J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Science 2002, 295 (5554), 469. doi: 10.1126/science.1067208

    3. [3]

      (a) Li, J. R.; Sculley, J.; Zhou, H. C. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 869. doi: 10.1021/cr200190s

    4. [4]

      Zlotea, C.; Phanon, D.; Mazaj, M.; Heurtaux, D.; Guillerm, V.; Serre, C.; Horcajada, P.; Devic, T.; Magnier, E.; Cuevas, F.; Ferey, G.; Llewellyn, P. L.; Latroche, M. Dalton Trans. 2011, 40 (18), 4879. doi: 10.1039/c1dt10115c

    5. [5]

      Haldoupis, E.; Nair, S.; Sholl, D. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (9), 4313. doi: 10.1021/ja2108239

    6. [6]

      Nijem, N.; Wu, H. H.; Canepa, P.; Marti, A.; Balkus, K. J.; Thonhauser, T.; Li, J.; Chabal, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (37), 15201. doi: 10.1021/ja305754f

    7. [7]

      Zeng, M. H.; Yin, Z.; Tan, Y. X.; Zhang, W. X.; He, Y. P.; Kurmoo, M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136 (12), 4680. doi: 10.1021/ja500191r

    8. [8]

      (a) Hwang, Y. K.; Hong, D. Y.; Chang, J. S.; Jhung, S. H.; Seo, Y. K.; Kim, J.; Vimont, A.; Daturi, M.; Serre, C.; Ferey, G.Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47 (22), 4144. doi: 10.1002anie.200705998

    9. [9]

      Stock, N.; Biswas, S. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 933. doi: 10.1021/cr200304e

    10. [10]

      Basdogan, Y.; Keskin, S. CrystEngComm 2015, 17 (2), 261. doi: 10.1039/c4ce01711k

    11. [11]

      (a) Li, B. Y.; Zhang, Y. M.; Ma, D. X.; Li, L.; Li, G. H.; Li, G.D.; Shi, Z.; Feng, S. H. Chem. Commun. 2012, 48 (49), 6151. doi: 10.1039/c2cc32384b

    12. [12]

      Lee, J.; Farha, O. K.; Roberts, J.; Scheidt, K. A.; Nguyen, S.T.; Hupp, J. T. Chem. Soc. Rev. 2009, 38 (5), 1450. doi: 10.1039b807080f

    13. [13]

      Ou, S.; Wu, C. D. Inorganic Chemistry Frontiers 2014, 1 (10), 721. doi: 10.1039/C4QI00111G

    14. [14]

      Xamena, F.; Abad, A.; Corma, A.; Garcia, H. J. Catal. 2007, 250 (2), 294. doi: 10.1016/j.jcat.2007.06.004

    15. [15]

      (a) Jia, L. N.; Hou, L.; Wei, L.; Jing, X. J.; Liu, B.; Wang, Y. Y.; Shi, Q. Z. Cryst. Growth Des. 2013, 13 (4), 1570. doi: 10.1021cg3011310y

    16. [16]

      Burrows, A. D. CrystEngComm 2011, 13 (11), 3623. doi: 10.1039/c0ce00568a

    17. [17]

      (a) Zheng, Y. Z.; Tong, M. L.; Zhang, W. X.; Chen, X. M.Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45 (38), 6310. doi: 10.1002anie.200601349

    18. [18]

      Ruan, C. Z.; Wen, R.; Liang, M. X.; Kong, X. J.; Ren, Y. P.; Long, L. S.; Huang, R. B.; Zheng, L. S. Inorg. Chem. 2012, 51 (14), 7587. doi: 10.1021/ic3003299

    19. [19]

      Zeng, M. H.; Wu, M. C.; Liang, H.; Zhou, Y. L.; Chen, X.M.; Ng, S.W. Inorg. Chem. 2007, 46 (18), 7241. doi: 10.1021ic700832w

    20. [20]

      Pinkowicz, D.; Podgajny, R.; Nowicka, B.; Chorazy, S.; Reczynski, M.; Sieklucka, B. Inorg. Chem. Front. 2015, 2 (1), 10. doi: 10.1039/C4QI00189C

    21. [21]

      Peng, J. B.; Zhang, Q. C.; Kong, X. J.; Zheng, Y. Z.; Ren, Y.P.; Long, L. S.; Huang, R. B.; Zheng, L. S.; Zheng, Z. P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (7), 3314. doi: 10.1021/ja209752z

    22. [22]

      (a) Rogez, G.; Viart, N.; Drillon, M. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49 (11), 1921. doi: 10.1002/anie.200906660

    23. [23]

      Batten, S. R.; Robson, R. Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37 (11), 1460. doi: 10.1002/(sici)1521(19980619)37:11<1460::aidanie1460>3.0.co;2-z

    24. [24]

      Chen, W. X.; Xu, H. R.; Zhuang, G. L.; Long, L. S.; Huang, R. B.; Zheng, L. S. Chem. Commun. 2011, 47 (43), 11933. doi: 10.1039/c1cc14702a

    25. [25]

      Bonhote, P.; Dias, A. P.; Papageorgiou, N.; Kalyanasundaram, K.; Grätzel, M. Inorg. Chem. 1996, 35 (5), 1168. doi: 10.1021/ic951325x

    26. [26]

      Sadakiyo, M.; OO kawa, H.; Shigematsu, A.; Ohba, M.; Yamada, T.; Kitagawa, H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (12), 5472. doi: 10.1021/ja300122r

    27. [27]

      Zeng, M. H.; Wang, Q. X.; Tan, Y. X.; Hu, S.; Zhao, H. X.; Long, L. S.; Kurmoo, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (8), 2561. doi: 10.1021/ja908293n

    28. [28]

      Chae, H. K.; Siberio-Perez, D. Y.; Kim, J.; Go, Y.; Eddaoudi, M.; Matzger, A. J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M.Nature 2004, 427 (6974), 523. doi: 10.1038/nature02311

    29. [29]

      Akutagawa, T.; Koshinaka, H.; Sato, D.; Takeda, S.; Noro, S.I.; Takahashi, H.; Kumai, R.; Tokura, Y.; Nakamura, T. Nat. Mater. 2009, 8 (4), 342. doi: 10.1038/nmat2377

    30. [30]

      Armand, M.; Endres, F.; MacFarlane, D. R.; Ohno, H.; Scrosati, B. Nat. Mater. 2009, 8 (8), 621. doi: 10.1038/nmat2448

    31. [31]

      Bureekaew, S.; Horike, S.; Higuchi, M.; Mizuno, M.; Kawamura, T.; Tanaka, D.; Yanai, N.; Kitagawa, S. Nat. Mater. 2009, 8 (10), 831. doi: 10.1038/nmat2526

    32. [32]

      (a) Liu, Y.; Xuan, W. M.; Cui, Y. Adv. Mater. 2010, 22 (37), 4112. doi: 10.1002/adma.201000197

    33. [33]

      Yang, H.; Sang, R. L.; Xu, X.; Xu, L. Chem. Commun. 2013, 49 (28), 2909. doi: 10.1039/c3cc40516h

    34. [34]

      Liu, G. X.; Xu, H.; Zhou, H.; Nishihara, S.; Ren, X. M.CrystEngComm 2012, 14 (5), 1856. doi: 10.1039/c1ce05369h

    35. [35]

      (a) Chen, B.; Wang, L.; Xiao, Y.; Fronczek, F. R.; Xue, M.; Cui, Y.; Qian, G. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48 (3), 500. doi: 10.1002/anie.200805101

    36. [36]

      Kreno, L. E.; Leong, K.; Farha, O. K.; Allendorf, M.; VanDuyne, R. P.; Hupp, J. T. Chem. Rev. 2012, 112 (2), 1105. doi: 10.1021/cr200324t

    37. [37]

      Rocha, J.; Carlos, L. D.; Paz, F. A. A.; Ananias, D. Chem. Soc. Rev. 2011, 40 (2), 92. doi: 10.1039/C0CS00130A

    38. [38]

      Liu, Y.; Pan, M.; Yang, Q. Y.; Fu, L.; Li, K.; Wei, S. C.; Su, C. Y. Chem. Mater. 2012, 24 (10), 1954. doi: 10.1021cm3008254

    39. [39]

      Jiang, H. L.; Tatsu, Y.; Lu, Z. H.; Xu, Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132 (16), 5586. doi: 10.1021/ja101541s

    40. [40]

      Lee, C. Y.; Farha, O. K.; Hong, B. J.; Sarjeant, A. A.; Nguyen, S. T.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133 (40), 15858. doi: 10.1021/ja206029a

    41. [41]

      (a) Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92 (1), 508. doi: 10.10631.458452

    42. [42]

      Delley, B. J. Chem. Phys. 1991, 94 (11), 7245. doi: 10.10631.460208

    43. [43]

      Delley, B. J. Chem. Phys. 2000, 113 (18), 7756. doi: 10.1063/1.1316015

    44. [44]

      Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13 (12), 5188.

    45. [45]

      Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77 (18), 3865.

    46. [46]

      Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1987, 86 (2), 866. doi: 10.1063/1.452288

    47. [47]

      Gale, J. D.; Rohl, A. L. Mol. Simul. 2003, 29 (5), 291. doi: 10.1080/0892702031000104887

    48. [48]

      Addicoat, M. A.; Vankova, N.; Akter, I. F.; Heine, T. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10 (2), 880. doi: 10.1021/ct400952t

    49. [49]

      Rao, K. P.; Higuchi, M.; Duan, J.; Kitagawa, S. Cryst. Growth Des. 2013, 13 (3), 981. doi: 10.1021/cg301476p

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  2
  • 文章访问数:  896
  • HTML全文浏览量:  72
文章相关
  • 收稿日期:  2016-07-01
  • 修回日期:  2016-10-10
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章