金屬有機骨架(MOF)由周期性地被有機橋連分子包圍的金屬離子組成，這些雜化晶體骨架具有籠狀中空結構的特征。這種獨特的結構主題為儲能，化學轉化，光電，化學阻滯傳感和(光電)電催化等領域的廣泛應用提供了巨大潛力。MOF在2000年代初問世，是一種引人入勝的納米材料。盡管許多應用程序都利用MOF，但對于氧氣在MOF的合成中的作用方式知之甚少。

由位于蔚山國立科學技術學院(IBIST)的基礎科學研究所(IBS)的多維碳材料中心(CMCM)的化學家在Rodney S. Ruoff主任和高級化學家Yi Jiang博士的帶領下與UNIST和成均館大學(SKKU)的同事們已經確定了氧氣如何影響新型MOF的合成;1,3,5-三氨基-2,4,6-苯并三醇金屬有機骨架[Cu 3(TABTO)2 -MOF ]。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在最近的《美國化學學會雜志》上。

“由于有機氧化還原活性配體通常對氧敏感，因此在許多有機反應中氧的存在并不受歡迎。但是，氧可以幫助合成某些基于氧化還原活性配體的MOF，但許多化學家并未意識到”，該研究的第一作者易江博士指出。研究人員基于氧化還原活性配體合成了二維共軛MX2Y2型(M =金屬，X，Y = N，S，O和X≠Y)Cu 3(TABTO)2 -MOF (1,3 ，5-三氨基-2,4,6-苯三醇)。通過比較空氣和惰性氣體(氬氣)中的實驗結果，確定了氧氣在該MOF合成中的作用：純銅3(TABTO)2 -MOF在氧氣存在下產生，而Cu 3(TABTO) )如果不存在氧，則與銅金屬一起形成2- MOF。姜博士補充說：“我們的研究表明，氧阻止這些配體將Cu(I和II)離子還原為Cu金屬，從而促進了純MOF的合成。”

他們還揭示了由于CuI和載流子的形成，Cu 3(TABTO)2 -MOF在被碘化學氧化后變得導電。它最初是幾乎沒有導電性的絕緣體。碘摻雜在空氣中合成的Cu 3(TABTO)2 -MOF顆粒中每厘米的電導率產生0.78西門子。進一步的實驗和分析發(fā)現(xiàn)了材料的金屬特性。

通過詳細的密度泛函理論(DFT)計算對結構建模，研究人員還通過X射線衍射，漫反射UV-vis，X射線光電子，電子順磁共振和拉曼光譜學，對這種二維MOF的結構進行了實驗研究。 。

“我們的工作有助于對氧氣在基于氧化還原活性配體的MOF合成中的作用有基本的了解，并應激發(fā)社區(qū)更多地關注氧氣在基于氧化還原活性配體的MOF合成中所起的作用”，研究的相應作者Rodney S. Ruoff主任說。姜博士進一步解釋說：“該領域的大部分工作都集中在基于氧化還原活性配體的MX4型(M =金屬，X = N，O或S)MOF的合成上。新的導電MOF的合成既不是MX4型又具有挑戰(zhàn)性和意義的工作，既是合成的又是碘摻雜的Cu 3(TABTO)2-MOF在催化和與能源有關的應用中可能有用。”