近日，黄维院士和扬州大学庞欢教授等以Tdc和Bpy为有机配体，与Ni金属中心配位形成了多种形态的[Ni(Tdc)(Bpy)]_n MOF纳米材料（Tdc: 2, 5-噻吩二羧酸; Bpy: 4,4'-联吡啶），这种设计同时符合双配体策略和软硬酸碱原则，使纳米材料获得了良好的电化学循环性能。该研究成果发表在National Science Review《国家科学评论》。

金属有机框架材料(MOF)是一种性能优异的多孔材料，但其稳定性较差，限制了其在电化学领域的实际应用。本设计中，双配体中的Bpy与Ni形成1D Ni-Bpy线性链、Tdc与Ni形成2D Ni-Tdc网络结构，在此基础上，可组装形成3D柱层结构，其中层与层之间通过Ni-N配位键相连，比传统的氢键连接更稳定。而且，调控两种配体的投料比，即可控制MOF纳米材料沿不同方向生长，从而构筑出不同形态的纳米材料，包括1D纳米纤维、2D纳米片、3D聚集体。

此外，大多数MOF纳米材料不稳定的原因之一是软金属阳离子(Co²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺等)与硬羧酸配体配位形成软硬化合物，不符合软硬酸碱原则。而在此设计中，以“更软”的含N配体Bpy代替硬羧酸配体，使材料符合软硬酸碱原则，从而获得更好的稳定性。在充放电过程中，电解液中的OH^-破坏掉2D MOF纳米片中相对较弱的Ni-O键并形成氢氧化镍，使得Tdc配体从MOF结构中移除，而Ni-Bpy得到很好的保护，维持其电化学性能。这说明Ni(OH)₂和Ni-Bpy的共同容量贡献提供了良好的循环稳定性。本研究为合成形态可控、高稳定性的功能性MOF材料提供了新的思路。

3D柱层结构示意图

文章信息：Shasha Zheng, Yan Sun, Huaiguo Xue, Pierre Braunstein, Wei Huang*，Huan Pang*，Dual-ligand and hard-soft-acid-base strategies to optimize metal-organic framework nanocrystals for stable electrochemical cycling performance, National Science Review, 2021, doi: 10.1093/nsr/nwab197. (IF=17.275, SCI一区, 科技部认定的“三类高质量论文”领军期刊)

原文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwab197