在过去的几年里,导电配位聚合物(CPs)由于其固有的结构和功能多样性以及模块性,作为基础研究或具有广泛应用前景的候选材料,受到了越来越多的关注。目前已有几种成功的方法用于构建高电导率的CPs。然而,获得高导电性的CPs被认为是材料全面设计的垫脚石,下一步也是更关键的一步是使其具有电子结构的能力,以微调材料的性能,以满足新的、独特的应用。
近日,中科院化学研究所朱道本院士,徐伟研究员,北京大学孙俊良教授,北京师范大学朱嘉副教授报道了利用苯己硫醇(BHT)配体的无害性和铜(I)离子丰富的配位能力,合成并研究了由同一有机连接物和金属结点(Cu(I))衍生的两种新型导电CPs(CuxC6S6,x=4或5.5)。这两种CuxC6S6s材料不仅具有较高的电导率,而且具有可调的结构拓扑和电子结构。
文章要点
1)CuxC6S6s是由π-π堆积结构和铜硫网络构成的一类独特的有机-无机杂化铜硫化物。
2)该材料的高电导率源自存在必要的电荷传输路径,其促进了材料内的电导率,更有趣的是,通过调节非纯氧化还原活性配体的氧化水平可有效控制费米能级。
3)结果显示,Cu4C6S6和Cu5.5C6S6都是具有理想能带结构的简并半导体(degenerate semiconductor),这使得Cu5.5C6S6有望成为p型热电材料的候选材料,在390 K时的ZT值为0.12,这是p型CPs的创纪录性能。
该研究证明了BHT在构建高导电性CP方面的灵活性,这些高导电性CPs源于具有可调化学计量组成和电性能的相同起始元件。
Xing Huang, et al, Highly Conducting Organic-inorganic Hybrid Copper Sulfides CuxC6S6 (x= 4 or 5.5): Ligand-based Oxidation Induced Chemical and Electronic Structure Modulation, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI:10.1002/anie.202009613
https://doi.org/10.1002/anie.202009613