Уникальная реакция перестройки металл-органического координационного полимера позволила получить новый материал с рекордной протонной проводимостью

В связи с возросшим объемом потребления ископаемых источников энергии и загрязнением окружающей среды токсичными отходами от их использования, создание новых экологически чистых и возобновляемых источников энергии является одной из самых острых научных задач. Решением данной задачи может стать использование топливных элементов, содержащих протон-проводящую мембрану в качестве твердого электролита и характеризующихся высокой эффективностью генерации энергии при минимуме отходов, образующихся в процессе их эксплуатации.

В качестве одного из наиболее перспективных подходов к конструированию мембран топливных элементов в настоящее время рассматривается использование в качестве протонных проводников металл-органических координационных полимеров, а также полимеров, стабилизированных за счет образования водородных связей. Основой таких полимеров могут быть порфирины — макроциклы, структурно родственные природным пигментам — гему и хлорофиллу, чей жесткий каркас обеспечивает оптимальное расположение групп, ответственных за протонную проводимость.

В ИФХЭ РАН разрабатываются подходы к получению протон-проводящих полимеров на основе порфиринов, модифицированных фрагментами фенилфосфоновой кислоты. Авторами работы, опубликованной в 2024 году в журнале Dalton Transactions была предложен новый метод получения пористого координационного полимера IPCE-1Pd с умеренной протонной проводимостью, которую удалось значительно улучшить в результате уникальной реакции перестройки каркаса, произошедшей при взаимодействии IPCE-1Pd с молекулами имидазола, выбранными в качестве дополнительного источника протонов. В результате такой перестройки был получен новый каркас IPCE-1Pd_Im, стабилизированный водородными связями, и обладающий одним из наиболее высоких показателей протонной проводимости среди подобный полимеров на основе порфиринов.

📑Публикация: Zhigileva, E.A.; Enakieva, Y.Y.; Chernyshev, V.V.; Senchikhin, I.N.; Demina, L.I.; Martynov, A.G.; Stenina, I.A.; Yaroslavtsev, A.B.; Gorbunova, Y.G.; Tsivadze, A.Y. An Unexpected Imidazole-Induced Porphyrinylphosphonate-Based MOF-to-HOF Structural Transformation Leading to the Enhancement of Proton Conductivity. Dalton Trans. 2024, 53 (39), 16345–16354.

🔗Ссылка: https://doi.org/10.1039/D4DT02143F