共价有机多孔晶体材料的设计合成与性能研究
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摘要
作为近几年才兴起的一种新型材料,共价有机多孔晶体(CovalentOrganic Frameworks,COFs)在材料、能源、信息和环境等科学领域有着广泛的应用前景,成为了目前国际上研究的前沿及热点之一。与传统的多孔材料相比,COFs不仅具有超大的长程有序的孔道或笼、高比表面积、孔道易修饰等特性,而且在结构稳定性及定向合成的可控性方面具有明显的优势。最近,我们首次将酰亚胺化反应用于合成一系列新型大孔的二维结晶聚酰亚胺COFs(称为PI-COFs)。通过将这些COF材料与染料大分子组装在一起,我们发现染料掺杂的COFs具有优良的随温度变化的发光特性。此外,酰亚胺化反应也可用于合成具有非-或多重穿插结构的三维多孔结晶聚酰亚胺COFs。在药物缓释的应用研究中,这种材料显示了高的药物负载量和良好的可控释放性能。我们也设计合成了两种新的三维微孔碱性功能化的COFs,称为BF-COF-1和BF-COF-2。由于存在合适的微孔和强的碱性,这些材料显示了良好的催化活性:不仅具有高的产量和尺寸选择性,同时易于回收再利用。~~[1-3]
Covalent organic frameworks(COFs) are a new class of crystalline porous polymers composed of light elements linked by strong covalent bonds.Their high surface areas and excellent thermal stability show great promise for a wide variety of applications in gas storage and separation,electronic devices,energy storage,and heterogeneous catalysis.Here we show the first example in which the imidization reaction is used to synthesize a series of 2D novel large-pore crystalline polyimide COFs(termed PI-COFs).Furthermore,the imidization reaction is also used to synthesize 3D porous crystalline polyimide COFs with non-or multiply interpenetrated structures for controlled drug delivery.In addition,we design and synthesize two new 3D microporous base-functionalized COFs with excellent catalytic activity,termed BF-COF-1 and BF-COF-2.
引文
[1]Fang,Q.R.;Wang,J.H.;Gu,S.;Kaspar,R.;Zhuang,Z.B.;Zheng,J.;Guo,H.X.;Qiu,S.L.;Yan,Y.S.J.Am.Chem.Soc.,2015,137:8352.
    [2]Fang,Q.R.;Zhuang,Z.B.;Gu,S.;Kaspar,R.B.;Zheng,J.;Wang,J.H.;Qiu,S.L.;Yan,Y.S.Nat.Commun.2014,5:4503.
    [3]Fang,Q.R.;Gu,S.;Zheng,J.;Zhuang,Z.B.;Qiu,S.L.;Yan,Y.S.Angew.Chem.,Int.Ed.2014,53:2878.

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