导电金属-有机框架的大面积快速原位生长

发布者:闫永坤发布时间:2020-12-09浏览次数:856

二维导电MOFs薄膜由于其特殊的结构以及较高的导电率,在电子器件方面备受关注。但是,目前基于MOF薄膜的器件通常是采用Langmuir–Schaefer方法将MOFs薄膜从溶液转移到基底表面上。在薄膜的转移过程中通常会引起薄膜的起皱、破裂以及污染等现象,从而大大降低器件性能。此外,通过各种方法制备的导电MOFs薄膜的面积大小通常局限在微米级别,这在很大程度上限制了它们在各种大面积器件阵列中的应用。



有鉴于此,复旦大学材料科学系分子材料与器件实验室与华中科技大学化学与化工学院、同济大学黄佳团队合作开发出了一种界面限域旋涂的方法,5秒内就可在多种基底上快速原位生长出厘米级别的高质量导电Cu-BHT MOF薄膜。同时通过控制反应时间还可以精确调控MOFs薄膜厚度(5-35 nm)和表面形貌。将厚度为10 nm的Cu-BHT薄膜制备成气体传感器,其驱动电压仅为0.01 V,对NH3的检测下限达到了0.23 ppm。理论计算表明,薄膜表面上的晶体颗粒诱导的Cu2c活性位点对提高传感性能起到了关键作用。此外,基于Cu-BHT薄膜的器件在3 mm的弯曲半径下经过1000次重复弯曲后仍能保持其初始的传感器性能。这种便捷且快速的原位生长大面积导电MOFs薄膜的方法将有助于其在柔性电子器件阵列中的应用。



相关研究成果近日以Ultrafast In-Situ Synthesis of Large-Area Conductive Metal-Organic Frameworks on Substrates for Flexible Chemiresistive Sensing为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces上,课题组博士生陈欣为该论文的第一作者,该研究工作得到了国家重点项目、国家自然科学基金的支持。