三种双吡啶-有机二磺酸盐分子组装体中的质子传导

《CrystEngComm》：Proton conduction in three molecular assemblies of bipyridyl–organodisulfonate salts

新型有机质子导体合成及其机制研究。合成bpds与三种二吡啶衍生物形成的有机盐，形成2D/3D氢键网络。质子迁移通过车辆机制，湿度显著影响电导率，其中第二种盐因一维氢键链电导率达1.09×10?3 S cm?1。

　　

研究人员合成并研究了三种新的结晶有机盐（COSs），这些盐包含4,4′-联苯二磺酸（bpds）以及不同的联吡啶衍生物——2,2′-联吡啶（22bpy）、1,2-二(4-吡啶基)乙烯（bpee）和2,5-二(吡啶-4-基)-1,3,4-氧杂二唑（bpdoz），并对其结构和质子导电性进行了表征。这些有机盐分别为[bpds][22bpy]（1）、[bpds][bpee]·2H?O（2）和[bpds][bpdoz]·H?O（3），它们形成了二维（2D）或三维（3D）的氢键网络。在每种盐中，质子从磺酸基团转移到联吡啶氮受体上，形成了离子杂合体。这些化合物的质子导电性在90°C和95%相对湿度下进行测量，结果分别为：1的导电性最大值为8.69 × 10?? S cm?1，2和3的导电性分别为1.09 × 10?3 S cm?1和1.27 × 10?? S cm?1。导电性对湿度的强烈依赖性，以及1的活化能为0.51 eV，2和3的活化能分别为0.56 eV和0.43 eV，表明其质子传输机制与“载体机制”一致，这一机制得益于结晶水分子和扩展的氢键网络。值得注意的是，2中观察到的增强质子导电性归因于其连续的一维（1D）氢键链，该链由–SO???H?O键组成，为质子移动提供了更有效的路径。上述结果不仅发现了三种新的固态质子导体，还为设计和制备质子导电结晶有机盐提供了一种基于联吡啶-有机二磺酸盐的策略。