陜西科技大學(xué)曹麗慧課題組報(bào)道了一例離子型氫鍵有機(jī)框架（iHOF）材料單晶到單晶的轉(zhuǎn)變過程，研究了溶劑水在單晶轉(zhuǎn)變過程中誘導(dǎo)作用。水分子進(jìn)入晶體內(nèi)部后，誘導(dǎo)單晶發(fā)生了結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)水分子在晶體內(nèi)部起到了連接功能基團(tuán)的作用并且豐富了晶體的氫鍵結(jié)構(gòu)，從而提高晶體的穩(wěn)定性及質(zhì)子傳輸性能。
離子型氫鍵有機(jī)框架（Ionic Hydrogen-Bonded Organic Frameworks），簡(jiǎn)稱iHOFs，是由有機(jī)酸堿分子構(gòu)建單元通過非共價(jià)氫鍵相互作用、靜電引力等連接而形成的框架材料。由于其內(nèi)部豐富的氫鍵作用和通過離子鍵加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在質(zhì)子傳輸方面具有廣泛的應(yīng)用前景。 晶體受到外部因素（熱量、溶劑和pH值）影響時(shí)，發(fā)生結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變并賦予其新的性能。在晶體結(jié)晶度沒有明顯損失情況下發(fā)生的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變被稱為單晶到單晶的轉(zhuǎn)變。由于HOF材料的溶液可加工性及再生性，溶劑誘導(dǎo)轉(zhuǎn)變是常見的轉(zhuǎn)變方式。然而，關(guān)于單晶到單晶的轉(zhuǎn)變對(duì)質(zhì)子傳輸性能影響的研究鮮有報(bào)道。 基于上述考慮，陜西科技大學(xué)曹麗慧課題組以四(4-磺酸基苯基)乙烯和1,1’-二氨基-4,4’-二聯(lián)吡啶進(jìn)行自組裝，既可以使用不同的溶劑合成了iHOF-10和iHOF-11，又可以將iHOF-10浸泡到水中后轉(zhuǎn)變?yōu)閕HOF-11。當(dāng)測(cè)試兩種材料在不同溫濕度條件下的質(zhì)子導(dǎo)電性能時(shí)，作者發(fā)現(xiàn)在低溫低濕條件下iHOF-11的質(zhì)子傳導(dǎo)性能明顯優(yōu)于iHOF-10材料。隨著溫濕度的增加，iHOF-10的質(zhì)子導(dǎo)電率逐漸接近iHOF-11，這是由于溫濕度的增加，水分子進(jìn)去晶體內(nèi)并誘導(dǎo)iHOF-10發(fā)生單晶到單晶轉(zhuǎn)變?yōu)閕HOF-11。水分子進(jìn)入到iHOF-10中，取代了晶體內(nèi)的客體DMF分子并且參與到晶體氫鍵結(jié)構(gòu)的形成，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并且提高質(zhì)子傳輸性能。利用HOFs材料的刺激響應(yīng)性，通過單晶到單晶的轉(zhuǎn)變的策略以優(yōu)化材料的質(zhì)子傳輸性能。 論文信息 Water-Induced Single-Crystal to Single-Crystal Transformation of Ionic Hydrogen-Bonded Organic Frameworks with Enhanced Proton Conductivity Xu-Yong Chen, Prof. Li-Hui Cao, Yan Yang, Xiang-Tian Bai, Fang Zhao, Xiao-Jie Cao, Ming-Feng Huang, Yi-Da Gao, Dan Yang 論文第一作者為2021級(jí)博士研究生陳緒永 Chemistry – A European Journal DOI: 10.1002/chem.202300028
