二維 (2D) 材料上的面內(nèi)離子傳導(dǎo)對(duì)于柔性電子產(chǎn)品至關(guān)重要。

在此，復(fù)旦大學(xué)郭佳團(tuán)隊(duì)通過磷腈與胺的親核取代反應(yīng)合成了膦-胺連接的2D COF。合成的COF是晶體，并以AB交錯(cuò)方式堆疊，其中AB雙層通過從一層到另一層嵌入P-Cl鍵而互鎖，并且非互鎖層很容易分層。

因此，磷腈的原位后季銨化可以改善主鏈的電離，并伴隨分層剝離。超薄納米片可以解耦鋰鹽以實(shí)現(xiàn)快速固態(tài)離子傳輸，實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率和低活化能。此外，作者探索了 COF 結(jié)晶的 PN 取代反應(yīng)，并證明交錯(cuò)堆疊的 2D COF 很容易剝離，可用于設(shè)計(jì)固體電解質(zhì)。

圖1. PN-COF的合成及示意圖

總之，該工作采用親核取代的P-Cl與胺構(gòu)建P-NH連接的2D COF。該層狀結(jié)構(gòu)通過取向的P-Cl鍵與互鎖的AB層交錯(cuò)堆疊。相比之下，非互鎖層只保留π-π相互作用，允許高效的后修飾。因此，磷腈的原位后季銨化可以改善主鏈的電離，并伴隨分層剝離。

在沒有任何增塑劑的室溫下，電導(dǎo)率增加到 0.18 mS cm^-1，在缺乏 PC 且低活化能 (0.26 eV) 的情況下，電導(dǎo)率增加到 0.51 mS cm^-1。因此，該工作不僅提出了一種用于擴(kuò)展 2D COF 系列的新結(jié)晶策略，而且還展示了交錯(cuò)堆疊 COF 作為離子傳導(dǎo)固態(tài)電解質(zhì)的巨大潛力。

圖2. 電池性能

A Phosphine-Amine-Linked Covalent Organic Framework with Staggered Stacking Structure for Lithium-Ion Conduction, Angewandte Chemie International Edition 2023 DOI: 10.1002/anie.202310972