热电金属有机框架和共价有机框架材料的研究进展

徐骉，张皖佳，周子航，陆晓庆，李娇，潘桂龙，娄悦（南京理工大学 化学与化工学院）

摘要：【目的】总结MOFs、 COFs在热电应用方面的研究成果，探讨MOFs、 COFs改性和热电性能优化方法，有助于金属有机框架（metal-organic frameworks，MOFs）、共价有机框架（covalent organic frameworks，COFs）及其复合材料的热电性能的研究。【研究现状】优化材料热电性能的主要方法，一是通过调控金属离子和配体官能团的类型、引入具有氧化还原活性或本质导电性的客体分子，优化MOFs材料的塞贝克系数和电导率，并通过增加散射中心来减小热导率；二是通过调整共价键和连接分子创建不同的电子特性以及化学掺杂，形成电荷转移复合材料，从而改善COFs的导电性能。【结论与展望】优化决定材料热电性能的热电优值的基本方法是在塞贝克系数、 电导率和热导率3个参数之间进行权衡，增大塞贝克系数通常能够提升热电优值，但可能会导致电导率减小，而增大电导率则可能使得塞贝克系数减小或热导率增大。提出未来的研究须针对MOFs电子与声子输运机制进行计算与分析，为金属离子和有机连接体的合理选择提供依据；且将理论研究与实验设计相结合，通过精确的分子设计制备周期性长、缺陷少、 取向好的COFs，促进质量输运和电荷转移，从而不断提高COFs的热电性能；研发应基于MOFs和COFs的柔性热电器件并实现在热电领域广泛应用。

关键词： 热电性能； 金属有机框架材料； 共价有机框架材料； 材料设计