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醛基COF單體其擁有怎樣的作用呢?

  • 發(fā)布日期:2024-07-23      瀏覽次數(shù):669
    •   醛基COF單體是構(gòu)建共價有機骨架聚合物(Covalent Organic Frameworks,簡稱COFs)的重要組成部分。COFs是一類以輕元素C、O、N、B等通過共價鍵連接構(gòu)建,經(jīng)熱力學控制的可逆聚合形成的有序多孔結(jié)構(gòu)的晶態(tài)材料。醛基COF單體,特別是含有醛基(如-CHO)的有機分子,在COFs的合成中扮演著關(guān)鍵角色。
        醛基COF單體是指分子中含有醛基官能團,能夠與其他單體(如含有氨基的單體)通過縮合反應(yīng)形成COFs的有機分子。這類單體通常具有較高的反應(yīng)活性,能夠在溫和的條件下與其他單體發(fā)生共價鍵合,形成穩(wěn)定的COFs結(jié)構(gòu)。
        醛基COF單體的主要作用:
        1、構(gòu)建多孔材料
        醛胺連接:通過醛胺連接反應(yīng)與氨基COF單體結(jié)合,形成亞胺鍵(-C=N-)連接的COFs。例如,均苯三甲醛和對苯二胺可以合成COF-LZU-1,這種材料具有較高的結(jié)晶度和穩(wěn)定性。
        拓撲結(jié)構(gòu):醛基COF單體的結(jié)構(gòu)對所得COFs的拓撲結(jié)構(gòu)有重要影響。例如,采用D3h對稱性六節(jié)點醛基單體與C3對稱性三節(jié)點氨基單體,可以首c報道具有二重穿插的ceq拓撲結(jié)構(gòu)的三維COF材料(3D-ceq-COF)。
        2、催化應(yīng)用
        異相催化:所合成的COFs可作為催化劑載體應(yīng)用于異相催化領(lǐng)域。例如,將醋酸鈀負載到COF-LZU1的層間距中,可用于Suzuki-Miyaura偶聯(lián)反應(yīng)的催化。
        空間優(yōu)勢:構(gòu)成的COFs在催化反應(yīng)中顯示出優(yōu)異的性能,這與其獨t的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和暴露的芳香環(huán)有關(guān)。這些結(jié)構(gòu)特點提供了更多的活性位點和吸附位點,增強了催化效果。
        3、提高氣體存儲能力
        高效氣體吸附:合成的COFs在氣體吸附及儲存方面展現(xiàn)出了高的潛能。例如,3D-ceq-COF雖然比表面積不高,但對CO2、CH4、H2等氣體的吸附表現(xiàn)出色。
        吸附位點:這些材料的優(yōu)勢吸附位點和吸附焓通過密度泛函方法進行了計算,揭示了其高效吸附的微觀機制。
        4、光電轉(zhuǎn)換
        半導體性質(zhì):所合成的COFs具有良好的光電性質(zhì),使其在光電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。這些材料的光學帶隙可以通過選擇不同的構(gòu)筑單元進行調(diào)控,從而實現(xiàn)對光電性能的優(yōu)化。
        能量存儲:COFs的高比表面積和化學穩(wěn)定性使其在能源存儲及轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有重要應(yīng)用,如儲氫和超級電容器。
        5、定制合成化學
        功能化多樣性:在合成時可通過選擇不同類型的醛基和氨基單體,實現(xiàn)對COFs的功能化設(shè)計。目前已有超過150種醛基單體用于合成各種功能的COFs。
        生物應(yīng)用:還可以設(shè)計成具有生物相容性的COFs,用于藥物遞送和生物成像等領(lǐng)域。例如,一種含異環(huán)境孔道結(jié)構(gòu)的COF(DEG-HEP-COF)在親/疏水雙抗生素聯(lián)合遞藥中展現(xiàn)了顯著效果。
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