COF單體應用研究

共價有機共價骨架材料（COFs）是一種新興的結合分子可調諧性、超分子官能度和孔隙結構的2D和3D多孔聚合物。COFs是在熱力學控制下由可逆縮合反應形成的孔徑可調的共軛框架結構，與碳氮化物和金屬有機骨架（MOFs）相比，COFs固有的半導體性質使之成為光電子學應用的有趣候選材料。而共價三嗪環(huán)骨架由于具有豐富的氮原子骨架和穩(wěn)定的化學結構，是COF研究的熱點之一，其在氣體吸附分離、光催化以及能源儲存等領域具有廣闊的實際應用前景。

【科研成果】

日本高等科學技術研究所江東林教授課題組通過兩種策略的結合——開發(fā)合適的模板來引導2D共價有機骨架（COF）的熱解來制備理想的碳催化材料。衍生自COF的納米級碳片，結合了高導電性，分級孔隙度和邊緣豐富的N和P摻雜的雜原子催化位點。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），長期穩(wěn)定性和甲醇耐受性，遠遠優(yōu)于基準鉑碳電極。這些實驗結果揭示了一種基于2D COF 開發(fā)設計新型二維碳材料的新平臺。



無*偶中國科學院化學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器來受限合成二維COF膜。同樣通過4‘，4’‘-(1，3，5-三嗪-2，4，6-三基)三苯胺（TTA）和2,5-二羥基對苯二甲醛（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薄膜的精細表征揭示了其表面均勻，面積大，控厚度從4 nm到150 nm，結晶取向。用AFM壓痕法測定了COF薄膜的楊氏模量為25.9±0.6 GPa，具有良好的力學性能。基于自支撐的COF膜，成功開發(fā)出了納濾膜和Ru3+光電化學傳感器。此外，將該策略推廣到結晶型沸石咪唑框架-8薄膜的合成中，顯示出很高的應用潛力。相關研究成果以“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2,5-二羥基對苯二甲醛（DHTA）兩種單體，核磁譜圖如下：