二维金属有机框架 (metal-organic framework (MOF) ) 薄膜是金属离子与有机配体之间通过配位键形成的多孔晶体材料。由于其具有高的比表面积、稳定的化学结构和可调的物理化学性质，在催化、能源、气体分离、生物医药、化学传感等领域具有广阔的应用前景。目前，制备高质量大面积二维MOF薄膜仍然存在许多挑战。
MOF薄膜
图 电化学制备大面积二维Cu3(HHTP)2 MOF薄膜 在中国科学院先导B专项“功能导向的原子制造前沿科学问题”支持下，化学所有机固体实验室陈建毅研究员和刘云圻研究员利用配位化学反应，制备了高质量二维有机框架材料薄膜。 在前期的工作中(Mater. Chem. Front. 2020, 4, 243)，他们以六羟基苯并菲（hexahydroxytriphenylene, HHTP）为分子构筑基元，利用化学气相沉积技术，通过固-固反应，成功在铜箔表面上生长了Cu3(HHTP)2 MOF薄膜。
最近，该研究团队提出了一种电荷诱导机制，并利用电化学法在单晶铜表面上制备了大面积均匀的Cu3(HHTP)2，Cu3(BTPA)2, Cu2(MTCP)和Cu3(TBTC)2 MOF薄膜。该方法通过施加外电压使配体离子向阳极迁移并与解离出的Cu2+发生配位反应。经过低电压诱导成核及外延生长后，高质量的MOF薄膜可以直接沉积到铜阳极表面上。在此基础上，他们利用聚甲基丙烯酸甲酯转移技术实现了MOF薄膜从铜箔表面向任意衬底转移。该薄膜具有高的晶体质量，电导可以达到0.087 S cm–1，相比于文献报道提高了三个数量级。相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. (2021, 60(6), 2887-2891) 上。文章的第一作者是博士生刘友星，通讯作者是陈建毅研究员和刘云圻研究员。
文章来源：化学所
刘云圻研究员，中国科学院院士，第三世界科学院院士。物理化学家，1949年2月生于江苏省靖江市。 1975年毕业于南京大学化学系，1991年在日本东京工业大学获博士学位。长期从事分子材料与器件的研究。总结发展了高性能分子材料的设计思想和提出了性能调控的新方法。证实了扩展π体系是实现高迁移率的重要途径，合成了具有优异光电性能的新型π共轭分子材料。首次提出了液态铜催化剂生长石墨烯的概念，获得了高质量单晶石墨烯；制备了第一个氮掺杂的石墨烯，实现了对石墨烯电学性能的调控；开拓了在介电层上直接生长石墨烯的新方法。揭示了界面对器件性能的影响规律，开发了新的溶液法加工技术，实现了器件的多功能化。发表SCI论文500余篇(其中130余篇发表在影响因子大于10的期刊上)，他人引用2万余次，h因子大于80，获授权中国发明专利70项，出版专著一部及19章节，在国内外学术会议上做大会/邀请报告100余次。2007，2016年获国家自然科学二等奖各一项，2017年度获北京市自然科学一等奖。2014, 2015和2016年入选汤森路透全球"高被引科学家"目录。现为科技部国家重点基础研究发展计划（973计划）重大科学前沿领域第四届专家咨询组副组长、中国化学会理事、有机固体专业委员会副主任，和担任Scientific Reports, Nanoscale, Flexible Printed Electronics等6种期刊的编委/顾问委员会成员。
陈建毅， 1979年3月出生，中国科学院化学研究所研究员，博士生导师。研究方向：石墨烯材料与器件；有机二维原子晶体的设计与合成；有机二维电子学。
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发表于 2021-2-27 09:45:31
