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COF单体应用研究
点击次数:109 发布时间:2018-11-15

共价有机共价骨架材料(COFs)是一种新兴的结合分子可调谐性、超分子官能度和孔隙结构的2D和3D多孔聚合物。COFs是在热力学控制下由可逆缩合反应形成的孔径可调的共轭框架结构,与碳氮化物和金属有机骨架(MOFs)相比,COFs固有的半导体性质使之成为光电子学应用的有趣候选材料。而共价三嗪环骨架由于具有丰富的氮原子骨架和稳定的化学结构,是COF研究的热点之一,其在气体吸附分离、光催化以及能源储存等领域具有广阔的实际应用前景。

【科研成果】

日本高等科学技术研究所江东林教授课题组通过两种策略的结合——开发合适的模板来引导2D共价有机骨架(COF)的热解来制备理想的碳催化材料。衍生自COF的纳米级碳片,结合了高导电性,分级孔隙度和边缘丰富的N和P掺杂的杂原子催化位点。该材料相比于市售Pt/C电极具有优异的性能,具有优异的起始电位(0 V vs-0.03 V),半波电位(-0.11 V vs -0.16 V),高极限电流密度(7.2 mA c-2vs 6.0 mA cm -2),低Tafel斜率(110 mV decade-1 vs 121 mV decade-1),长期稳定性和甲醇耐受性,远远优于基准铂碳电极。这些实验结果揭示了一种基于2D COF 开发设计新型二维碳材料的新平台。

无独有偶中国科学院化学研究所王栋课题组用浸入油下的水凝胶薄的超铺展水层作为反应器来受限合成二维COF膜。同样通过4‘,4’‘-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺(TTA)和2,5-二羟基对苯二甲醛(DHTA)两种单体装入油和水凝胶中,在油/水/水凝胶界面上合成了COF薄膜。这一策略提供了新的合成二维COF薄膜的方法。 COF薄膜的精细表征揭示了其表面均匀,面积大,控厚度从4 nm到150 nm,结晶取向。用AFM压痕法测定了COF薄膜的杨氏模量为25.9±0.6 GPa,具有良好的力学性能。基于自支撑的COF膜,成功开发出了纳滤膜和Ru3+光电化学传感器。此外,将该策略推广到结晶型沸石咪唑框架-8薄膜的合成中,显示出很高的应用潜力。相关研究成果以“Confined Synthesis of Two-Dimensional Covalent Organic Framework Thin Films withinSuperspreading Water Layer”为题发表在Journal of the American ChemicalSociety上。

腾骞生物能提供4‘,4’‘-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺(TTA)和2,5-二羟基对苯二甲醛(DHTA)两种单体,核磁谱图如下:

 

 

 

 

 

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