开发在宽温度范围内表现出快速质子传导、低活化能和稳定性能的材料是一个重要且具有挑战性的研究方向。
近日，曼彻斯特大学杨四海教授，Martin Schröder报道了通过与氯磺酸反应对高度稳定的MFM-300(Cr)•xH2O的合成后修饰。
文章要点
1）生成的MFM-300(Cr)•SO4(H3O)2 在25−80°C的宽温度范围内表现出0.04 eV的低活化能和大于10−2 S cm−1的高质子电导率。
2）高分辨率同步辐射X射线粉末衍射（SXPD）和中子粉末衍射（NPD）证实了在MFM-300(Cr)·SO4(H3O)2中形成了由受限的SO42−、H3O+和H2O物种组成的螺旋氢键网络。
3）研究人员用QENS和分子动力学(MD)模拟对MFM-300(Cr)·SO4(H3O)2中的质子动力学进行了分析，发现质子可以通过Hall−Ross跳跃扩散机制到达沟道中氢键网络的每个点，并且表现出温度无关的扩散，从而证实了MFM-300(Cr)·SO4(H3O)2的超低活化能。
参考文献
Jin Chen, et al, Highly Efficient Proton Conduction in the Metal−Organic Framework Material MFM-300(Cr)·SO4(H3O)2, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c04900
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04900
