《多孔導電配位聚合物的設計，合成和性能調控》是依託東南大學，由諸海濱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多孔導電配位聚合物的設計，合成和性能調控
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：諸海濱
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目主要從三個方面來設計基於金屬-硫鍵的多孔導電配位聚合物：（1）將有機載流子傳輸模組和硫基配位基團組合到有機構築體中，一方面提高有機構築體的載流子傳輸能力，另一方面以硫原子作為配位原子來降低金屬與有機構築體之間的HOMO-LUMO軌道能隙，促進金屬與配體之間的電子交流耦合作用。（2）不同價態，不同配位幾何構型的金屬離子與不同有機構築體的匹配組裝，考察有機載流子傳輸模組，配位基團和金屬離子三者對配位聚合物導電性能的影響。（3）除了採用常規的摻雜手段，通過向多孔配位聚合物內具的孔洞中引入不同的客體分子，研究不同的主-客體分子作用對導電多孔配位聚合物的導電性能的影響，理解和建立相應的調控機制。本項目將通過大量的論證實驗結合相應的理論計算，為導電多孔配位聚合物的設計提供理論和實驗上的指導依據，為其今後在電子材料，能源設施方面的套用奠定基礎。
結題摘要
導電多孔配位聚合物（PCPs）是一類具有導電性質的新型有機-無機雜化結晶型材料。高比表面積的PCPs結合導電性將具有很高的能量傳輸密度，這使得導電PCPs未來在電子材料，能源設施方面具有較廣闊的套用前景。依據載流子的不同，導電PCPs大體可以分為兩類（1）電子導電PCPs；（2）離子導電PCPs。本項目圍繞PCPs的導電功能設計了四類基於有機載流子傳輸模組的有機功能配體並考察了它們與各種金屬離子的組裝反應，在獲得組裝產物結構的基礎上進一步評估它們的導電性質，建立結構-導電性質之間的關聯性。這四類有機功能配體分別是（1）基於三芳胺載流子傳輸模組的有機功能配體L1-L6，配位基團包括了羧酸，二硫代羧酸，二硫氨基甲酸，1,2,4-三氮唑；（2）基於1,3,5-三苯基苯載流子傳輸模組的有機功能配體L7-L10，配體基團包括希夫鹼,還原希夫鹼，1,2,4-三氮唑；(3)基於大π共軛剛性平面的多羧酸有機功能配體L11-L13;(4)基於內嵌分子內氫鍵的準平面多嘧啶巰基類有機功能配體L14-L17。研究結果顯示(1)金屬-配體的電子交流耦合作用不僅與配體核心的載流子傳輸模組有關而且由配位基團的種類決定；但是理想的含硫配位基團由於反應活性高，易變化等因素較難獲得結晶型材料;(2)相較於有機功能配體，金屬配位作用有助於進一步降低組裝材料的HOMO-LUMO軌道能隙,有利於電子傳輸；（3）邊鏈效應可以作為調控材料性質的輔助手段，設計配體時考慮C-H…S或者S…S相互作用有利於提高材料的載流子傳輸能力；（4）為了獲得結構穩定的結晶型金屬-有機功能配體的組裝材料，骨架較大的有機功能配體要考慮其剛柔性。基於1，3，5-三苯基苯的有機功能配體由於骨架較大，剛性較強，不易與金屬離子組裝形成穩定的組裝產物；而剛柔性適中的基於三芳胺的有機功能配體是一類優異的有機構築體，可以形成穩定且結構多樣化的組裝產物；(5)基於大π共軛剛性平面的多羧酸有機功能配體,由於羧基直接連線在剛性平面上，與金屬離子配位時傾向作為面板分子形成籠狀結構，不易形成有利於電子傳輸的柱狀堆積。
