南开大学王庆伦副教授与天津科技大学张晨曦教授Chem. Eur. J. ：通过在MOF中封装MOP显著提升质子导电

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南开大学王庆伦和天津科技大学张晨曦课题组采用“自下而上”原位封装的策略，将一金属有机多面体封装到一金属有机框架材料的孔洞中，得到复合材料MOP-1@DUT-68。得益于客体分子MOP-1的引入带来了大量的质子跳跃点（-NH₂），可以促进氢键网络的形成，进而显著提升质子导电。

金属有机框架材料（metal-organic frameworks, MOF）是由金属离子或簇和有机配体通过配位键自组装形成的框架材料。这一材料合成简单、结构可调，更重要的是易功能化、可以容纳多种客体分子作为质子载体，进而系统地调节质子浓度和迁移率，其作为固体电解质材料在燃料电池中受到了广泛关注。然而，对于客体分子的封装，通常会受到物理尺寸的限制，因为多数MOFs的“笼子”的“窗口”是小于2 nm的，所以使得一些较大的客体分子无法有效的封装到MOFs里面。

为了解决这个问题，近日，南开大学王庆伦和天津科技大学张晨曦课题组采用“自下而上”原位封装的策略，克服了MOFs孔洞大小的限制，将一金属有机多面体（MOP-1，直径20 Å）封装到一金属有机框架材料（DUT-68，孔道内径27.7 Å，窗口尺寸14 Å）的孔洞中，得到复合材料MOP-1@DUT-68。

得益于客体分子MOP-1的引入带来了大量的质子跳跃点（-NH₂），可以促进氢键网络的形成，进而促进质子传导，达到提升质子传导率的目的。此外，作为对比，作者还采用常用的“自上而下”的浸渍法来试着将MOP-1封装到DUT-68的孔洞中，由于尺寸限制，MOP-1只能部分镶嵌在DUT-68的表面。对比浸渍法，采用原位封装策略得到的复合材料具有更高的质子传导率，更低的活化能，更优异的热稳定性，重要的是封装到MOFs孔洞里的客体分子也不易泄漏。

在这项工作中，作者通过采用原位封装的策略，将客体分子的配体和金属簇引入到MOFs的孔洞中进行自组装，进而使得大的客体分子也能封装到MOFs中，这一策略为多孔材料封装大客体分子提供了新的思路。

原文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/chem.202101213

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