Synthesis of Two Structurally Distinct Cu-MOFs Regulated by Imidazole and Their Proton Conducting Properties

咪唑 质子 化学 结晶学 立体化学 纳米技术 组合化学 材料科学 物理 量子力学
作者
Xiang Li,Shiyu Wei,Lili Wang,Qiuyue Wang,Jian‐Liang Zhou,Chao Huang,Shunlin Zhang
出处
期刊:Crystal Growth & Design [American Chemical Society]
卷期号:25 (19): 8278-8288
标识
DOI:10.1021/acs.cgd.5c01108
摘要

Developing high-performance proton conductors with robust stability remains a challenge in fuel cell technology. This study presents two copper-based metal–organic frameworks synthesized via imidazole-regulated assembly, showcasing the structural modulation effect of imidazole dosage on proton conduction properties. By adjusting the imidazole/Cu2+ molar ratio, we obtained two distinct frameworks: Cu-DSBPDC-1D (1D chain structure with [Cu3(Im)4(COO)2] clusters) and Cu-DSBPDC-2D (2D layered structure with [Cu9(μ3-OH)6(μ2-H2O)4(COO)6(Im)8] rod-like SBUs). The 2D framework features hydrophilic channels decorated with sulfonate groups, forming continuous hydrogen-bond networks for proton transport. Both MOFs exhibit exceptional stability in boiling water and pH 3–11 solutions. Notably, Cu-DSBPDC-2D achieves a proton conductivity of 8.14 × 10–3 S cm–1 at 85 °C and 95% RH, retaining 90% of its initial conductivity over 72 h. Isotope-effect measurements and the moderate activation energy (0.466 eV) indicate that proton transport is mediated by sulfonate-water hydrogen bonds, operating within a regime where Grotthuss and Vehicle mechanisms coexist. This work demonstrates imidazole as a dual-functional modulator for both structural assembly and proton conduction pathways, offering a rational design strategy for stable MOF-based proton conductors.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Hu完成签到,获得积分10
刚刚
Lucky完成签到,获得积分10
刚刚
aeson完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
more完成签到,获得积分10
2秒前
uniquedl完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
sndurehfcn完成签到,获得积分10
3秒前
Dharma_Bums完成签到,获得积分10
3秒前
林懋完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
霸气的忆丹完成签到 ,获得积分10
7秒前
小二郎应助huakainiyinian采纳,获得10
8秒前
NexusExplorer应助林懋采纳,获得10
9秒前
JS完成签到,获得积分10
12秒前
江大橘发布了新的文献求助10
13秒前
科研小黄完成签到 ,获得积分10
13秒前
2464259931完成签到,获得积分10
14秒前
ajiang完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
五原日落完成签到,获得积分10
16秒前
boblee关注了科研通微信公众号
16秒前
唐艺完成签到,获得积分10
17秒前
汉堡包应助perdgs采纳,获得10
18秒前
科研完成签到,获得积分10
18秒前
oreo发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
20秒前
21秒前
21秒前
彦成完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
kirren完成签到,获得积分10
22秒前
cijing完成签到,获得积分10
22秒前
23秒前
不知道叫什么完成签到 ,获得积分10
23秒前
24秒前
24秒前
小萝卜发布了新的文献求助10
24秒前
萧萧应助feiline采纳,获得10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
人脑智能与人工智能 1000
King Tyrant 720
Silicon in Organic, Organometallic, and Polymer Chemistry 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5600873
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4686444
关于积分的说明 14843882
捐赠科研通 4678720
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2539074
邀请新用户注册赠送积分活动 1505954
关于科研通互助平台的介绍 1471241