吉林大学陈龙团队JACS丨由多环芳烃制备的二维共价有机框架具有高导电性

1、前言

二维共价有机框架（2D COFs）是近年来兴起的一种新型合成二维材料，其不仅具有迷人的结构可调性、可变带隙和高孔隙率，而且还保留了2D骨架上的共轭特征。到目前为止，通过在框架中引入合适的构建单元，人们开发出越来越多的功能性2D COFs，并在许多领域进行了广泛的研究。然而，大多数报道的2D COFs的导电率相对较低，这就阻碍了它们在光电子、光电催化、化学电阻传感等方面的应用。

将大的多环芳烃（PAHs，纳米石墨烯分子）结合到开放框架中是一种有效的自下而上的合成功能材料方法。六苯并蔻（HBC）作为一种具有代表性的纳米石墨烯，由于其独特的自组装行为和电子性质而引起了人们极大的研究兴趣，目前其衍生物已广泛用于液晶、场效应晶体管、生物传感器等。

图1:两种不同2D COFs的合成与结构

2、简介

有鉴于此，近日，吉林大学陈龙教授研究团队一种新型的非平面2D COFs的设计和合成，该类COFs具有kagome（DHP-COF）和菱形（c-HBC-COF）晶格，其中节点表现出不同的几何形状和灵活性。具体而言，它们分别由两个不同的非平面芳香节点共聚而成，这两个节点与一个线性连接体呈现C₂（DHP-CHO）和C_2h（c-HBC-CHO）对称性。与DHP-COF相比，c-HBC-COF具有更高的热稳定性和化学稳定性，而DHP-COF（2031 m² g^-1）的表面积则远高于c-HBC-COF（1098 m² g^-1）。

图2:两种2D COFs的表征与吸附性能

研究结果表明，与DHP-COF相比，具有增强的π共轭和层间π-π堆积的c-HBC-COF具有更高的光电导率，同时其载流子迁移率高达44 cm² V^-1 s^-1。值得注意的是，研究人员还发现，通过碘掺杂，c-HBC-COF的导电性可以进一步提高5个数量级以上，这为增强2D COFs的导电性提供了重要指导。

图3:碘掺杂c-HBC-COF的性能研究

3、总结

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