Tandem Assembly and Etching Chemistry towards Mesoporous Conductive Metal‐Organic Frameworks for Sodium Storage over 50,000 Cycles

介孔材料 微型多孔材料 材料科学 纳米技术 蚀刻(微加工) 金属有机骨架 化学 有机化学 吸附 催化作用 复合材料 图层(电子)
作者
Jiahao Chen,Gaoyang Li,Fanxing Bu,Jiazhuang Tian,Lin Liu,Yifeng Wang,Jie Zhang,Xingjin Li,Xiang Li,Zhuo Yang,Dongliang Chao,Dongyuan Zhao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202500287
摘要

Despite two‐dimensional (2D) conductive metal‐organic frameworks (cMOFs) being attractive due to their intrinsic electrical conductivity and redox activity for energy applications, alleviating the constrained mass transfer within long‐range micropore channels remains a significant challenge. Herein, we present a tandem assembly and etching chemistry, to incorporate perpendicularly aligned mesopores into the micropores of cMOF, via a bi‐functional modulator. Synchrotron spectral and morphological analyses demonstrate that the elaborate ammonia modulator first coordinates with Zn2+ forming defects during the initial self‐assembly of cMOF oligomers, which then initiates mesoporous cMOFs via in‐situ etching. In‐situ spectroscopy and theoretical simulations further reveal that such a unique perpendicular mesoporous structure shorts the micropore channels by two orders of magnitude and relaxes the inherent ion stacking within micropores, leading to five times faster Na+ transportation and a remarkable rate capability at 250 C and sodium storage lifespan over 50,000 cycles. Our protocol opens up a new avenue for introducing mesopores into microporous cMOFs for advanced energy applications and beyond.
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