基于四苯基硼离子型金属-有机框架的设计合成及导电性能的研究.pdf

摘要

四苯基硼酸酯（BPh4-）已经在单离子电解质领域中应用，并且在聚合

物固态离子导体中显示出很好的锂离子电导率。然而，将四苯基硼酸酯单

体用于制备金属-有机框架（MOFs）并开发其在固体电解质中的应用研究

从未报道过。阴离子型金属-有机框架是一类新兴的功能材料，框架中包含

相反电荷的离子在离子传导和选择性气体吸附中起着重要作用。在本文中，

我们有目的地合成了羧酸官能化的四苯基硼酸锂，并用于构建阴离子

MOFs同时作为单离子传导的固体电解质材料。反荷阳离子（Li+）被封装

在孔道中，并成为唯一一种自由移动的电荷载体，该固体电解质具有优异

的离子导电性（25℃时为2.75×10-3Scm-1）、较高的锂离子迁移数

+++2+

（tLi+00.8）和较低的活化能（0.15eV）。游离的Li与Na,K,Mg,

Ca2+和Zn2+进行交换可以为阴离子MOFs提供新的离子传导，离子电导率

值均达到1.30×10-4Scm-1以上。我们的工作为其他金属阳离子提供了一种

可调的路线，以方便地制备单离子导电MOFs并将其用于固态电解质。

关键词：离子型金属-有机框架，固态电解质，四苯基硼酸酯

ABSTRACT

Tetraphenylborate(BPh4-)hasbeenpioneeredinthefieldof

single-ionelectrolytesandbetterionicconductivitieshavebeenshownin

+

polymersolid-stateLiconductors.However,thefabricationof

tetraphenylboratemonomerintometal-organicframeworks(MOFs)andthe

exploitationoftheirpotentialinsolid-stateelectrolyteshaveneverbeen

reported.Inthiswork,thecarboxylicacidfunctionalizedlithium

tetraphenylboratewassynthesizedandemployedtoconstructananionic

MOFsasthesingle-ionconductingMOFssolid-stateelectrolytes.The

countercationLi+isencapsulatedandbecomestheonlyfreemobilecharge

carrierthatproducesasolidlithiumelectrolytewithoutstandingion

conductivity(2.75×10-3Scm-1at25℃),impressivelyhighlithium-ion

transferencenumber(Li+00.8),andlowactivationenergy(0.15eV).

+++2+2+2+

ExchangeofthefreeLiionwithNa,K,Mg,Ca,andZnaffordsthe

anionicMO