功能化 UiO-66 金属有机框架中电子迁移率的从头算研究
材料科学
2018-05-09 v1 计算物理
摘要
本研究利用密度泛函理论（DFT）结合玻尔兹曼输运方程方法，考察热稳定 UiO-66 金属有机框架（MOF）中无机取代与功能化对电子迁移率的影响。所研究的 MOF 基于 Zr-UiO-66 MOF，具有三种功能化基团：苯二甲酸（BDC）、氨基功能化 BDC（BDC + NH）和硝基功能化 BDC（BDC + NO）。本研究的设计空间由 UiO-66(M)-R 限定，[M=Zr、Ti、Hf；R=BDC、BDC+NO、BDC+NH]。研究发现，在任一功能化与无机取代的结构修饰下，弹性模量均未显著变化。然而，通过控制 MOF 结构金属簇中的无机取代，电子-声子散射势可被调控达 30%。预测 UiO-66(HfZr) 具有最高电子迁移率，其值约为 1.4x10 cm/V-s。结果表明，功能化提供了调控电荷密度的可控方法，而无机取代提供了调控电子迁移率的可控方法。在所提设计空间内，通过无机取代与功能化相结合，电导率可提升至约基底电导率的三倍。
引用
@article{arxiv.1711.04648,
title = {Ab-initio Study of the Electron Mobility in a Functionalized UiO-66 Metal Organic Framework},
author = {Terence D. Musho and Alhassan S. Yasin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1711.04648},
year = {2018}
}