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COF單體應(yīng)用研究

  • 發(fā)布日期:2018-11-15      瀏覽次數(shù):5352
    • 共價(jià)有機(jī)共價(jià)骨架材料(COFs)是一種新興的結(jié)合分子可調(diào)諧性、超分子官能度和孔隙結(jié)構(gòu)的2D和3D多孔聚合物。COFs是在熱力學(xué)控制下由可逆縮合反應(yīng)形成的孔徑可調(diào)的共軛框架結(jié)構(gòu),與碳氮化物和金屬有機(jī)骨架(MOFs)相比,COFs固有的半導(dǎo)體性質(zhì)使之成為光電子學(xué)應(yīng)用的有趣候選材料。而共價(jià)三嗪環(huán)骨架由于具有豐富的氮原子骨架和穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu),是COF研究的熱點(diǎn)之一,其在氣體吸附分離、光催化以及能源儲(chǔ)存等領(lǐng)域具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。

      【科研成果】

      日本高等科學(xué)技術(shù)研究所江東林教授課題組通過(guò)兩種策略的結(jié)合——開(kāi)發(fā)合適的模板來(lái)引導(dǎo)2D共價(jià)有機(jī)骨架(COF)的熱解來(lái)制備理想的碳催化材料。衍生自COF的納米級(jí)碳片,結(jié)合了高導(dǎo)電性,分級(jí)孔隙度和邊緣豐富的N和P摻雜的雜原子催化位點(diǎn)。該材料相比于市售Pt/C電有優(yōu)異的性能,具有優(yōu)異的起始電位(0 V vs-0.03 V),半波電位(-0.11 V vs -0.16 V),高極限電流密度(7.2 mA c-2vs 6.0 mA cm -2),低Tafel斜率(110 mV decade-1 vs 121 mV decade-1),長(zhǎng)期穩(wěn)定性和甲醇耐受性,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于基準(zhǔn)鉑碳電極。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了一種基于2D COF 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)新型二維碳材料的新平臺(tái)。

      無(wú)*偶中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所王棟課題組用浸入油下的水凝膠薄的超鋪展水層作為反應(yīng)器來(lái)受限合成二維COF膜。同樣通過(guò)4‘,4’‘-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺(TTA)和2,5-二羥基對(duì)苯二甲醛(DHTA)兩種單體裝入油和水凝膠中,在油/水/水凝膠界面上合成了COF薄膜。這一策略提供了新的合成二維COF薄膜的方法。 COF薄膜的精細(xì)表征揭示了其表面均勻,面積大,控厚度從4 nm到150 nm,結(jié)晶取向。用AFM壓痕法測(cè)定了COF薄膜的楊氏模量為25.9±0.6 GPa,具有良好的力學(xué)性能?;谧灾蔚腃OF膜,成功開(kāi)發(fā)出了納濾膜和Ru3+光電化學(xué)傳感器。此外,將該策略推廣到結(jié)晶型沸石咪唑框架-8薄膜的合成中,顯示出很高的應(yīng)用潛力。相關(guān)研究成果以“Confined Synthesis of Two-Dimensional Covalent Organic Framework Thin Films withinSuperspreading Water Layer”為題發(fā)表在Journal of the American ChemicalSociety上。

      騰騫生物能提供4‘,4’‘-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺(TTA)和2,5-二羥基對(duì)苯二甲醛(DHTA)兩種單體,核磁譜圖如下: