COF單體應(yīng)用研究

共價有機共價骨架材料（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研究的熱點之一，其在氣體吸附分離、光催化以及能源儲存等領(lǐng)域具有廣闊的實際應(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兩種策略的結(jié)合——開發(fā)合適的模板來引導(dǎo)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(jié)合了高導(dǎo)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(zhǔn)鉑碳電極。這些實驗結(jié)果揭示了一種基于2D COF 開發(fā)設(shè)計新型二維碳材料的新平臺。



無*偶中國科學(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(jié)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(xué)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(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2,5-二羥基對苯二甲醛（DHTA）兩種單體，核磁譜圖如下：