药学院高层次人才黄金团队在国际著名期刊发表 纳米导电材料研究论文

近日，广西医科大学高层次引进人才、药学院黄金团队在国际著名期刊Advanced Science（中科院一区Top期刊，IF = 17.521）发表题为“A Mixed Protonic–Electronic Conductor Base on the Host–Guest Architecture of 2D Metal–Organic Layers and Inorganic Layers”的研究论文。论文第一作者为黄金团队科研助理何星露，广西医科大学黄金教授和广西师范大学张中教授作为共同通讯作者，广西医科大学为本论文的第一作者单位和第一通讯单位。

混合质子-电子导体(MPECs)是一种可以同时传输离子和电子的材料，它为各种电化学设备(包括燃料电池、膜反应器、生物传感器和电解池等)的性能最大化提供了可能性。然而，由于缺乏对其输运性质和输运机制的深入认识，这些混合质子-电子导体的潜在应用受到限制。虽然金属-有机框架(MOFs)作为质子导电或电子导电材料已被广泛地研究，但这两者的发展相对独立。因此，基于晶体工程可控合成MOF基混合质子-电子功能材料仍然是一个巨大的挑战。

基于此，黄金团队基于主-客体相互作用，采用插层自组装方法将二维金属-有机层和氢键无机层组装为MPEC。该工作结合了单晶/粉末X-射线衍射(S/PXRD)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、选定区域的电子衍射(SAED)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)、核磁共振氢谱(¹HNMR)和X-射线电子光谱(XPS)确认了PBS溶液中的K⁺、H₂PO₄⁻和HPO₄²⁻离子嵌入金属-有机层，并形成氢键无机层。此外，通过X-射线吸收近边缘结构(XANES)、扩展X-射线吸收精细结构(EXAFS)和相应的R-空间分析进一步确定了结构中Co的配位模式和价态。之后，结合Material Studio 5.0构建插层结构模型与PXRD粉末精修，表明氢键无机层均匀地插入金属-有机层的层间，且金属-有机层的相对堆积模式不变。在100°C和99%相对湿度下，二维插层材料(厚度~1.3 nm)的质子电导率和电子电导率分别为2.02 × 10⁻⁵和3.84 × 10⁻⁴ S cm⁻¹，远远高于纯二维金属-有机材料层(>>1.0 ×10⁻¹⁰和2.01×10⁻⁸ S cm⁻¹)。最后，结合精确的结构信息和理论计算表明，插入的氢键无机层提供了质子源和氢键网络，从而实现了高效的质子传输，同时减小了主-客体结构的带隙以增大金属-有机层的带电子离域，进而提高二维金属-有机框架的本征电子传输能力。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/advs.202205944