顆粒在線訊：有機(jī)框架材料在能源、催化、存儲(chǔ)等領(lǐng)域頗具應(yīng)用前景，受到廣泛關(guān)注。不同于傳統(tǒng)的有機(jī)聚合物材料，有機(jī)框架材料不溶解、不融化，難以加工成高質(zhì)量的薄膜。  

　　中國科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員陳建毅和中科院院士劉云圻，開展了二維有機(jī)框架薄膜材料的可控組裝及規(guī)?；苽洳呗匝芯浚⑷〉昧讼盗醒芯砍晒ˋngew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 2887；Adv. Mater., 2021, 33, 2007741；Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 17440；Angew. Chem. Int. Ed., 2022,134,e202113067）。  

　　近日，該課題組提出了一種氣體誘導(dǎo)薄膜轉(zhuǎn)化方法，在化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)（CVD）中，通過對(duì)苯二甲醛（TPA）蒸汽與1,3,6,8-四-(對(duì)胺基苯基)-芘（PyTTA）薄膜之間的化學(xué)反應(yīng)，在玻璃、硅片、銅箔及高定向熱解石墨等襯底上制備了高質(zhì)量的二維PyTTA-TPA共價(jià)有機(jī)框架（COF）薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)入的氣態(tài)水分子可以插入到前驅(qū)體薄膜內(nèi)，弱化分子間的范德瓦爾斯相互作用，有利于前驅(qū)體分子移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，從而為獲得結(jié)構(gòu)明確的二維共價(jià)有機(jī)框架結(jié)構(gòu)提供條件。結(jié)合掩模技術(shù)，該方法可以實(shí)現(xiàn)COF薄膜的圖案化生長，與目前的硅加工工藝相兼容，且該方法具有一定的普適性。該方法制備的PyTTA-TPA COF薄膜為p型半導(dǎo)體，電導(dǎo)約為8.40 × 10–6 S/cm，組裝成場效應(yīng)晶體管，器件開關(guān)比為105，空穴遷移率為1.89×10–3 cm2 V–1 s–1，相對(duì)于報(bào)道的其他希夫堿結(jié)構(gòu)的COF材料，提高了近三個(gè)數(shù)量級(jí)。由于該類COF薄膜具有大量的邊界和氮活性位點(diǎn)，作為電催化析氫反應(yīng)（HER）催化劑，也展現(xiàn)出高效的催化活性。 

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-通訊》（Nat. Commun., 2022, 13, 1411）上。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）和國家自然科學(xué)基金的支持。 

　　A、化學(xué)氣相誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化法制備PyTTA-TPA COF薄膜示意圖，B、PyTTA-TPA COF的結(jié)構(gòu)示意圖，C、PyTTA-TPA COF薄膜的理論模擬和實(shí)驗(yàn)GIWAXS譜圖，D、PyTTA-TPA COF薄膜的TEM照片