由聚氧金属酸盐构建的二维不规则多孔无机框架，具有单晶超质子传导性

《Science China-Chemistry》：Polyoxometalate-constructed 2D irregular porous inorganic framework with single-crystal superprotonic conductivity

该研究构建了一种新型多金属氧酸盐（POM）结晶无机框架，具有二维层状结构、不规则孔道和内置质子源，在35%湿度、298K时[100]方向质子电导率达1.75×10?3 S cm?，升温至338K并提高湿度至95%时达到超质子电导率1.61 S cm?，为最高值之一。通过分子结构、孔道几何特征和拓扑连接性分析，结合水蒸气吸附实验，发现S形不规则层间孔道通过siphon-like效应显著提升质子传输效率。该成果为POM材料构建二维无机框架及优化质子导体提供了新策略。

　　

摘要

本研究介绍了一种新型的多金属氧酸盐（POM）构建的结晶无机框架，该框架具有二维层状结构、不规则的孔隙率以及内在的质子源。这种独特的结构形成了一个内在的氢键网络，促进了质子的跳跃（Grotthuss机制），在298 K、相对湿度为35%的条件下，实现了[100]方向的质子导电率为1.75×10^?3 S cm^?1。值得注意的是，在较高条件下（338 K、95% RH），其质子导电率达到了1.61 S cm^?1，这是迄今为止记录到的框架材料中最高的值之一。通过对分子结构、孔隙几何特性和拓扑连接性的分析，以及水蒸气吸附实验（提供了质子扩散系数），发现这种卓越的水介导质子动力学源于层间的S形不规则孔道，这些孔道可能产生了类似虹吸的效果，显著增强了水合质子的传输。这项工作不仅提出了一种利用POM构建二维无机框架的策略，还揭示了不规则孔道对质子动力学的增强作用，为质子导体的优化提供了新的见解。