​复旦郭佳Angew：交错堆叠结构的膦-胺连接的共价有机框架实现锂离子传导

二维 (2D) 材料上的面内离子传导对于柔性电子产品至关重要。

在此，复旦大学郭佳团队通过磷腈与胺的亲核取代反应合成了膦-胺连接的2D COF。合成的COF是晶体，并以AB交错方式堆叠，其中AB双层通过从一层到另一层嵌入P-Cl键而互锁，并且非互锁层很容易分层。

因此，磷腈的原位后季铵化可以改善主链的电离，并伴随分层剥离。超薄纳米片可以解耦锂盐以实现快速固态离子传输，实现高电导率和低活化能。此外，作者探索了 COF 结晶的 PN 取代反应，并证明交错堆叠的 2D COF 很容易剥离，可用于设计固体电解质。

图1. PN-COF的合成及示意图

总之，该工作采用亲核取代的P-Cl与胺构建P-NH连接的2D COF。该层状结构通过取向的P-Cl键与互锁的AB层交错堆叠。相比之下，非互锁层只保留π-π相互作用，允许高效的后修饰。因此，磷腈的原位后季铵化可以改善主链的电离，并伴随分层剥离。

在没有任何增塑剂的室温下，电导率增加到 0.18 mS cm^-1，在缺乏 PC 且低活化能 (0.26 eV) 的情况下，电导率增加到 0.51 mS cm^-1。因此，该工作不仅提出了一种用于扩展 2D COF 系列的新结晶策略，而且还展示了交错堆叠 COF 作为离子传导固态电解质的巨大潜力。

图2. 电池性能

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