一种具有优异质子传导性能的六聚铱取代多钨酸盐的可控组装

《Inorganic Chemistry》：Controlled Assembly of a Hexameric Iridium-Substituted Polytungstate with Excellent Proton Conductivity Performance

通过水热法成功合成Ir掺杂多金属氧酸盐K2Na16H20[(SbW9O33)6(W3IrO7)2(W4O11)]·69H2O（1），其晶体结构包含六种Keggin碎片、两个W3IrO7单元和四个WO6八面体，形成罕见的船形六元环结构。质子电导率达2.7×10^-2 S/cm（338K，85%RH），活化能为0.63 eV，验证其质子传导遵循车辆式机制。

　　

聚氧金属酸盐（POM）是一类具有强吸水性和亲水性富氧表面的晶体质子导体材料，能够高效传输质子。基于POM的材料在质子传导领域取得了显著进展。本文采用传统的“一锅法”水热合成技术，以原材料为前驱体，成功制备出了前所未有的纯无机Ir取代型POM化合物K₂Na₁₆H₂₀[(SbW₉O₃₃)₆(W₃IrO₇)₂(W₄O₁₁)]·69H₂O（简称化合物1）。晶体学研究表明，该化合物是Ir基POM家族中最大的Ir取代产物，由六个Keggin三空位{SbW₉O₃₃}片段通过两个{W₃IrO₇}单元和四个相邻的{WO₆}八面体连接而成，其结构类似一艘小船的环状结构。质子传导测试显示，化合物1在338 K和85%相对湿度下的质子传导率为2.7 × 10^–2 S cm^–1，同时具备优异的循环稳定性和耐久性。通过Arrhenius方程估算，化合物1在318至338 K温度范围内的活化能为0.63 eV（>0.4 eV），这表明其质子传输过程遵循“车辆型”机制。