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2026 article

Exceptional Proton Conduction Performance under Low Humidity of Four Zirconium(IV)/Hafnium(IV) Metal–Organic Frameworks

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Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

In this study, isophthalic acid (IPA) and 5-hydroxyisophthalic acid (5-OH-IPA) were employed as bridging ligands to successfully prepare four isostructural three-dimensional metal–organic frameworks (MOFs): MIP-206-Zr ( 1 ), MIP-206-Hf ( 2 ), MIP-206-OH-Zr ( 3 ), and MIP-206-OH-Hf ( 4 ). All four MOFs exhibit excellent thermal, hydrolytic, and acid–base stability, along with outstanding proton conductivity (σ). At 100 °C and 68% relative humidity (RH), their maximum σ values reach 1.13 × 10 –2, 3.40 × 10 –3, 1.47 × 10 –2, and 5.20 × 10 –3 S·cm –1, respectively. Notably, stable conductivities in the range of 10 –4 −10 –3 S·cm –1 are maintained even at 33% RH. Combined experimental and theoretical investigations elucidate the proton transport mechanism. Density functional theory (DFT)-derived electrostatic potential (ESP) analysis reveals that hydroxyl-functionalized MOFs possess more negative ESP minima than their IPA-based analogues, implying stronger proton affinity and richer binding sites. Hirshfeld surface analysis confirms that −OH groups promote O–H···O interactions, constructing a denser H-bonding network for efficient proton transfer. Activation energy calculations verify that proton conduction follows the Vehicle mechanism. With facile synthesis and low toxicity, these MOFs provide a robust theoretical and practical foundation for industrial applications in proton-exchange membrane fuel cells and other low-humidity electrochemical devices.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Exceptional Proton Conduction Performance under Low Humidity of Four Zirconium(IV)/Hafnium(IV) Metal–Organic Frameworks
Date Crossref
28/01/2026
Éditeur
American Chemical Society (ACS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Zhengzhou University pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • College of Chemistry pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Zhengzhou University et College of Chemistry.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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