多孔配位聚合物和有机金属框架物中的离子传导(2)

菜单

4.3 接口发展 13

4.4 单向性的离子迁移 13

结论..14

参考文献 15

致谢..21

1. 引言

由于离子传导或迁移的固体化合物中存在的应用前景和挑战，因此引起很多人的兴趣[1.2]。固体状态下结构化合物(原子或离子)很容易浓缩，这很难让它们进行快速运输。因此，我们需要为其传导设计一个可以将离子快速运到的路径。固体离子导体是一种很重要的材料，因为它们在电池电解液，燃料电池和气体传感器等(图1 A, B)中都发挥很大的作用。离子迁移行为在生物系统中也是可见的，例如，在膜蛋白质中(图1 C)，各种阳离子(钾离子，钠离子，钙离子等)在细胞基质中的移动。在生物材料化学中，人造离子迁移载体与体内系统的结合以及对细胞内外离子行为的控制都是一项极大的挑战[3]。

不管是结晶体还是非结晶体，固体离子的传导机制取决于其内在结构，影响其传导的重要的因素是传导离子的浓度，流动性和电荷。控制固体中靶离子的空间分配和动态行为是非常关键的。离子传导也和工作温度有关，因为离子需要克服在结构跳跃点之间的活化能。换句话说，控制离子传导工作温度也是一大挑战。大多数情况下，有机化合物低于200度时体现离子传导，而无机化合物(金属氧化物和金属卤化物)高于400度时离子才传导(一小部分离子除外)[2-4] ，因此研发一种在无机化合物和有机化合物之间区域工作的固体离子导体，对于促进固体离子领域的发展和材料科学应用有着重大的意义。

2. 固态离子多孔配位聚合物和有机金属框架物

在过去的20年里，在晶态材料家族中，多孔配位聚合物(PCPs) 和金属有机框架物(MOFs) 受到了极大地关注[5-10]。它们由金属离子和有机配位体由自组装反应通过配位键结合而成，具有开放式结构。根据定义，多孔配位聚合物和有机金属框架物被划分为配位聚合物一类，展现出内含孔隙的开放式结构。我们在这里既讨论多孔配位聚合物，也讨论无孔的配位聚合物，它们有一系列的共同特性，包括磁性和光致发光的物理特性，此外，气体存储、分离和催化作用的功能也正在被研究。我们只找到很少的有关离子传导的报导[11,12]，尽管这种性质非常重要。