近年來，研究學者將導電金屬有機框架 (MOFs)材料的孔隙率、分子可調諧性、導電性與軟物質的越物理性質相結合，顯著提升了材料的化學可調性、高表面積和電荷傳輸性。該研究中，實現(xiàn)材料元素價態(tài)及配位結構的解析對MOFs材料的性能及機理研究尤為重要。美國華盛頓大學Dianne J. Xiao團隊用臺式X射線吸收精細結構譜儀easyXAFS，在實驗室內獲取了媲美同步輻射光源的XAFS譜圖，研究了1D MOF自組裝成π-堆疊材料過程中的磁性和電子相互作用的演變過程。

圖1. (a) 2D導電MOFs Cu₃(HHTP)₂的合成與結構。 (b) 截斷Cu₃(HHTP)₂成為離散銅基大環(huán)CuTOTP-OR(R=C2、C4、C6、C18)的合成方案。

圖1是共軛的銅基金屬−有機大環(huán)CuTOTP-OR（TOTPn−=2, 3, 6, 7-四氧基三苯基，R=直鏈C2, C4, C6和C18烷基）的合成路徑。作者將導電的三苯基二維MOFs降維為離散的六角形大環(huán)，通過大環(huán)間的強π−π堆積相互作用大提升了離面電荷傳輸和壓片電導率。作者用臺式X射線吸收精細結構譜儀easyXAFS對近邊區(qū)XANES及擴展邊區(qū)EXAFS的化學結構進行了表征，為單個MOF層自組裝成的π堆疊材料CuTOTP-OR提供了Cu元素價態(tài)和Cu原子鄰近配位的指認。相關研究成果發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 10, 4515–4521。

圖2. (a) CuTOTP-OR堆疊示意圖。(b-c) CuTOTP-OR, Cu₂O和Cu(acac)₂的XANES光譜和(d)處理得到的階導數(shù)圖像。(e) CuTOTP-OC4和Cu(acac)₂（插圖）的EXAFS擬合結果。

作者在銅基二維框架Cu₃(HHTP)₂和Cu₃(HITP)₂中觀察到顯著的 Cu(II)/Cu(I)混合價。為了確定在CuTOTP-OR中是否觀察到類似的混合價，研究團隊使用easyXAFS公司的實驗室用臺式X射線吸收精細結構譜儀探測了Cu K-edge X射線近邊吸收譜（XANES）（圖2b-2c）。Cu(I)化合物的吸收邊（由階導數(shù)光譜的個峰定義）通常約為8981 eV，Cu(II)化合物約為8985 eV。所有四種CuTOTP-OR材料的XANES光譜幾乎相同，邊緣能量在8985和8986 eV之間（圖2d），表明以Cu(II)形式存在，與XPS的數(shù)據(jù)結果保持致。從擴展邊區(qū)EXAFS擬合獲得的平均Cu-O鍵長（d_Cu-O = 1.94 Å）與Cu(acac)₂參考化合物同樣非常相似（圖2d-2e），印證了CuTOTP-OR的配位結構。在室溫下對CuTOTP-OR進行兩點電導率測量。盡管結構被截斷，但CuTOTP-OC2（10^-3 S cm^-1）的顆粒幾乎與Cu₃(HHTP)₂粉末（10^-3-10^-2 S cm^-1）的壓片導電率相同。

圖3. easyXAFS公司的臺式XAFS/XES譜儀

實驗室臺式XAFS譜儀勢：

1. 臺式設計，可以在實驗室內隨時滿足日常樣品分析；

2. Python軟件腳本控制，附帶8位自動樣品輪，可以同時進行多個樣品或樣品參數(shù)條件下的測試；

3. 可集成輔助設備，搭配原位池，可實現(xiàn)高壓、氣體氛圍、電化學等條件下的測試（已輔助客戶成功驗證），實現(xiàn)精準原位表征測試；

4. 臺式XAFS/XES譜儀具有XAFS和XES兩種工作模式，可快速切換，滿足不同科研試驗需求;

5. 臺式XAFS/XES譜儀測得的譜圖效果可以媲美同步輻射數(shù)據(jù)，如圖4所示，其測得的Ni元素的EXAFS，Ce和U元素的L₃-edge的XANES譜圖數(shù)據(jù)與同步輻射光源譜圖效果*致；

圖4. (a-b) 臺式XAFS/XES譜儀與同步輻射光源測得的Ni EXAFS及傅里葉變換后R空間對比譜圖，(c-d) Ce和U L3-edge XANES譜圖數(shù)據(jù)對比圖

6. 多種型號和配置可選，滿足不同科研要求；

7. 操作便捷，維護成本低，安全可靠。

參考文獻：

[1] Zasada L B, Guio L, Kamin A A, et al. Conjugated Metal–Organic Macrocycles: Synthesis, Characterization, and Electrical Conductivity[J]. Journal of the American Chemical Society, 2022.

相關產(chǎn)品：

1、臺式X射線吸收精細結構譜儀-XAFS/XES

https://www.chem17.com/product/detail/32078159.html