多孔框架材料作为一类新兴的电致变色材料，其均匀有序的孔道可以促进电解液离子在其内部的扩散，从而加速其电致变色响应。近期电致变色课题组在框架基电致变色材料领域取得了系列研究进展。相关成果发表在Advanced Science，Small，ACS Applied Materials&Interfaces等国际著名期刊上。

金属-有机框架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)材料由于其本征导电性差的原因，使得其在电化学领域的应用受限。针对上述原因，电致变色课题组提出了混合配体策略构筑paddle-wheel结构金属-有机框架的策略。利用离域吡啶配体增加与金属节点的轨道重叠程度进而改善材料的导电性能，并进一步利用静电喷涂的方式将其制备成薄膜。获得的薄膜实现了MOFs材料在水系KOH体系中透明到棕黑色的电致变色性能，并且基于多孔策略实现了其褪色过程的分步调控特性。该成果以Transparent-to-Brown-Black Patterned Electrochromic Metal−Organic Frameworks为题发表在期刊ACS Applied Materials&Interfaces上。河南大学纳米科学与材料工程学院青年教师冯吉飞和硕士研究生王心依为共同第一作者，蔡国发教授为通讯作者。

图1. Ni-BPY薄膜制备示意图及其变色性能光学照片。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c16801?fig=tgr1&ref=pdf

另外，电致变色课题组提出采用具有A-D-A结构的DPNDI配体构筑了与上述报道同种拓扑结构的MOFs材料的策略。该MOFs材料在室温下电导率高达4.63 S∙m-1。利用其优异的电化学性能，该团队将其应用于具有储能和电致变色双功能的能量存储智能窗。该成果以Alkali-Stable Metal–Organic Frameworks with Enhanced Electroconductivity for Black-Brown Electrochromic Energy Storage Smart Window为题发表在国际著名杂志Advanced Science上。河南大学纳米科学与材料工程学院硕士研究生王心依和刘志强为共同第一作者，青年教师冯吉飞和蔡国发教授为共同通讯作者。

图2.大面积Ni-DPNDI电致变色光学照片及其电子表驱动。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/advs.202407297

此外，电致变色课题组将静电喷涂的方式进一步拓展到氢键有机框架（HOFs）材料领域。制备的薄膜展示出从黄色到绿色再到紫色的电致变色性能，而且该薄膜实现了可见光和近红外区的双波段调控。上述报道拓展了HOFs材料的成膜方式，同时也实现了HOFs材料的多彩变色响应和双波段调控性能。该成果以A Large-Area Patterned Hydrogen-Bonded Organic Framework Electrochromic Film and Device为题发表在国际著名期刊Small上。河南大学纳米科学与材料工程学院青年教师冯吉飞为第一作者，蔡国发教授和福建物构所曹荣研究员为共同通讯作者。

图3.氢键有机框架基电致变色器件结构示意图及其变色性能和光学照片。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/journal/16136829

上述工作得到了国家自然科学基金委、中国博士后基金会和河南大学的大力支持。