化石燃料枯竭和全球变暖会导致严重的自然灾害，人们正在寻求替代的能源系统，例如燃料电池（FC）。固态质子导体（SSPCs）是FC实现高安全性和高性能的关键组件。由金属离子和有机连接基组成的多孔晶体金属有机框架（MOF）由于其高性能和可设计性已成为SSPCs的平台。近日，京都大学Hiroshi Kitagawa, Dae-Woon Lim等报道了通过在MOF中插入无溶剂配位脲素实现MOF的超质子电导性。

本文要点：

1）作者通过在MOF-74 [M₂(dobdc), M = Ni²⁺, Mg²⁺; dobdc = 2,5-dioxido-1,4-benzenedicarboxylate]中插入无溶剂配位尿素，实现了高度稳定的超质子传导性（> 10^-2 S cm^-1）。

2）研究表明，尿素与开放的金属位点（OMSs）结合，并改变空隙体积和表面功能，从而触发质子传导性和扩散机理的重大变化。

3）固态²H NMR研究显示，高电导率归因于客体H₂O之间的氢键增强，这是由H₂O与极化配位尿素之间的界面中的氢键诱导的。

该工作表明，尿素是促进质子传导的极佳助剂，并为开发实用的SSPCs提供了另一种方法。

Marvin Kevin Sarango-Ramírez, et al. Superprotonic Conductivity in Metal–Organic Framework via Solvent-Free Coordinative Urea Insertion. J. Am. Chem. Soc. 2020,

DOI: 10.1021/jacs.0c00303

https://doi.org/10.1021/jacs.0c00303