吉大成功合成最穩定的新型共價有機骨架材料!

2021-01-11 澎湃新聞
吉大成功合成最穩定的新型共價有機骨架材料!

2019-04-18 10:58 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務

共價有機骨架材料(COFs)是一類通過可逆共價鍵連接形成的結晶多孔材料。在過去的十餘年中,COFs在氣體吸附與分離、催化、電化學、醫藥等領域得到了廣泛的研究。然而,由於COFs中存在大量的可逆鍵,化學穩定性限制了其進一步發展和應用。因此,研究出能夠耐受各種苛刻條件的COFs成為了人們不懈追求的目標。

PAE-COFs具有高的結晶度和豐富的孔道結構,同時其能夠在包括沸水、強酸(12M鹽酸,18M硫酸,40%氫氟酸)、強鹼(14M氫氧化鈉,5M甲醇鈉/甲醇溶液)、強氧化劑(鉻酸溶液)、強還原劑(2.4M氫化鋁鋰/四氫呋喃溶液)等苛刻的條件下保持穩定,其穩定性超過了目前所有已知的結晶多孔材料(包括金屬-有機骨架材料(MOFs)、分子篩和其他COFs)。

基於JUC-505的高化學穩定性,課題組對其進行了後修飾。通過將JUC-505分別在20%氫氧化鈉(水/乙醇=1/1)和2.4M氫化鋁鋰(四氫呋喃)中回流,得到了羧基功能化的JUC-505-COOH和氨基功能化的JUC-505-NH2。將JUC-505及其兩種衍生物用於汙水中抗生素的吸附,發現其對四環素、土黴素和金黴素在廣泛的pH範圍(pH=1~13)內具有高的吸附,且經過5次吸附-脫附循環後吸附量沒有明顯的降低。該成果意味著這些穩定的COF將是製備可在極端化學環境下使用的功能材料的理想平臺。

點擊下方閱讀原文,查看論文連結

推薦閱讀

漲知識!吉大學者暢談科技倫理與人類未來

有獎競答!這些國家安全知識你要懂

執行編輯/王晶

消息來源/化學學院

出品單位/黨委宣傳部-網際網路信息辦公室

投稿方式/jluxinmeiti@163.com

特別聲明

本文為澎湃號作者或機構在澎湃新聞上傳並發布,僅代表該作者或機構觀點,不代表澎湃新聞的觀點或立場,澎湃新聞僅提供信息發布平臺。申請澎湃號請用電腦訪問http://renzheng.thepaper.cn。

評論()

相關焦點

  • 吉林大學合成最穩定的新型共價有機骨架材料—新聞—科學網
    近日,吉林大學無機合成與製備化學國家重點實驗室教授方千榮團隊採用溶劑熱的方法,合成了穩定性超強的新型共價有機骨架材料,相關研究結果發表於《自然—化學》。
  • 蘭州大學王為教授課題組JACS:通過多組分反應構建穩定的共價有機骨架
    導讀 近日,蘭州大學化學化工學院王為教授課題組報導了一種基於多組分反應(MCRs)構建超穩定共價有機框架(COFs)的新策略。穩定連接方法的開發對共價有機框架的合成和應用具有重要意義。
  • 共價有機骨架材料構築原子尺度精確親鋰位
    研究組報導了基於共價有機骨架(Covalent Organic Framework,COF)材料進行原子尺度下親鋰位點設計的策略。該方法使用了一種環硼氧烷結構的共價有機骨架,COF-1,以構築長程有序的親鋰骨架,用於抑制鋰枝晶生長。
  • 共價有機骨架多孔有機材料,提升超級電容器的容量
    共價有機骨架多孔有機材料,提升超級電容器的容量超級電容器使用的技術與可再充電電池中使用的可逆化學反應有很大不同。阿卜杜拉國王科技大學KAUST研究中心生產的一種多孔有機材料可以顯著改善超級電容器的能量存儲和傳遞,超級電容器是能夠傳遞快速而有力能量的裝置。KAUST研究團隊找到了一種使用稱為共價有機骨架(COF)的材料來提高能量密度的方法。這些是結晶的多孔聚合物,由通過牢固的"共價"鍵將分子結合在一起的有機結構單元形成。
  • 綜述:共價有機框架材料的後合成功能化
    共價有機框架材料COF結構的功能化對於定向合成具有特定性質功能的目標材料是至關重要的。通過後合成修飾的方法將新功能引入到COFs中,從而獲得具有多種性質且可廣泛應用的功能化COFs。 近日,在National Science Review發表的一篇新綜述中,吉林大學無機合成與製備化學國家重點實驗室的方千榮教授及其合作者總結了COFs後合成功能化的最新進展。
  • 共價有機框架能幹啥?最新成果你值得了解
    共價有機框架(COFs)是一種新型多孔有機材料,它通過強共價鍵與有機構建單元巧妙地構建而成。晶體多孔結構以及特定的功能為COF材料提供了在各個領域顯示出強大的潛力。本文總結了最近COFs的最新成果,對於迷茫的你提供一種新的思路和見解。Omar M.
  • 基於石墨烯和共價有機骨架的高性能電容材料
    化學改性通常需要引入含氧功能團或是贗電容材料,這些都會降低電容器功率密度和循環壽命。最近的研究顯示在石墨烯片層間添加納米尺度的墊片(比如:納米管,納米顆粒,長鏈有機分子,二維納米材料)可以部分解決再堆疊問題。但是目前還沒有最優的墊片選擇。
  • 浙江師範大學在2D共價有機網絡材料(CON)研究取得重要進展
    (Covalent Organic Networks, CON)結構的二維合成材料因其獨特的結構和突出的理化性質而備受關注。而賦予2D CON材料結構變形的能力能夠使其獲得刺激響應性、適應性、可加工性以及彈性等特性,這對對豐富這類材料的結構類型以及發掘其潛在應用具有重要意義。雖然已有少數研究表明使用非共軛柔性單體可以得到具有一定結構柔性的CON材料,但是由於基元分子的結構變形性通常不利於合成周期性的2D聚合物骨架,這就使得利用傳統策略構築結構可變形的2D CON材料非常具有挑戰性。
  • ...在碳-碳鍵動態共價化學及二維晶態聚合物半導體材料方面獲得進展
    如何充分發揮豐富的有機合成手段,通過「自下而上」法,在溶液中可控構建石墨烯類似物、獲得帶隙可調的二維有機半導體材料,是一項極富挑戰性的課題。共價有機框架(COFs)材料是由有機芳香小分子單體通過可逆動態共價鍵連接而成、具有長程有序結構的晶態有機多孔材料,也被認為是一種多孔的石墨烯類似物,由於連接COFs網絡結構的動態共價鍵通常是亞胺或者硼酸酯等一系列不穩定且-電子離域性差的化學鍵,導致此類材料在半導體相關的應用上並未有突出表現。
  • 福建物構所共價有機框架材料太陽能轉化電化學能研究獲進展
    首先,由袁大強課題組副研究員譚衍曦合成了具有萘二醯亞胺(NDI)和三苯胺(TPA)單元相連的共價有機骨架材料(NT-COF)。NT-COF表現為填充二維多孔納米片,高比表面積1276 m2/g。王要兵課題組博士呂江泉對其進行了詳盡的光化學/電化學的表徵,揭示了NT-COF內部從TPA到NDI單元高效的分子內電荷轉移以及該材料高度可逆的電化學反應。
  • 北京理工馮霄等「綜述」:共價有機框架材料的結晶度與穩定性
    共價有機骨架(COFs)是一類具有高結晶度的有機多孔聚合物。COFs相對傳統的有機聚合物最為顯著的區別在於其具有高度有序的框架結構和規則的孔環境。在傳統觀念中,為了獲得優異的結晶度,通常要求用來製備COFs的反應具備較高的熱力學可逆性,這同時會導致COFs的穩定性有限。而穩定性是衡量材料能否實際應用的一個重要因素,因此COFs的實際應用前景常常受到質疑。
  • Nature:具有分級孔隙率的超輕共價有機骨架/石墨烯氣凝膠
    本文要點: 綠色合成方法,在低溫下自組裝製備了CoF/rGO氣凝膠成果簡介 從共價有機骨架(COFs)中製備宏觀物體是一項具有挑戰性的工作COF/rGO氣凝膠具有良好的吸附性能(對有機溶劑的吸收量>200μg/g氣凝膠),可用於去除水中各種有機液體。此外,作為超級電容器器件的活性材料,氣凝膠在0.5 a g−1時可提供269 F g−1的高電容,並在5000次循環中保持循環穩定性。
  • Nature:具有分級孔隙率的超輕共價有機骨架/石墨烯氣凝膠
    本文要點:綠色合成方法,在低溫下自組裝製備了CoF/rGO氣凝膠成果簡介 從共價有機骨架(COFs)中製備宏觀物體是一項具有挑戰性的工作,但對於充分利用其化學功能和孔隙率具有重要意義。本文採用水熱法製備了COF/還原氧化石墨烯(rGO)氣凝膠。
  • 化學化工學院張帆研究員課題組在碳-碳鍵動態共價化學及二維晶態...
    如何充分發揮豐富的有機合成手段,通過「自下而上」法,在溶液中可控構建石墨烯類似物、獲得帶隙可調的二維有機半導體材料,是一項極富挑戰性的課題。共價有機框架(COFs)材料是由有機芳香小分子單體通過可逆動態共價鍵連接而成、具有長程有序結構的晶態有機多孔材料,也被認為是一種多孔的石墨烯類似物,由於連接COFs網絡結構的動態共價鍵通常是亞胺或者硼酸酯等一系列不穩定且-電子離域性差的化學鍵,導致此類材料在半導體相關的應用上並未有突出表現。
  • 科學家合成超長磷光氫鍵有機芳香骨架多孔材料
    一種以便捷節能的物理化學方法製備的「夜明珠」,能用於癌症、中風、心血管疾病等的檢測診斷,能用於人民幣、商標等的防偽……南京工業大學安眾福教授研究團隊合成了一種超長磷光氫鍵有機芳香骨架多孔材料
  • 中國科大,在氫鍵有機骨架材料的可燃冰模擬研究取得進展
    我國的科研人員在開發了人工合成材料來模擬可燃冰的行為,且取得了一個突破,中國科大對氫鍵有機骨架材料的可燃冰模擬研究的研究成果取得了重要進展,而文章2020年6月19日發布在了《自然-通訊》上。他們發現在常溫常壓下一種由胍基陽離子和硼酸鹽陰離子構成的離子型氫鍵可以對甲醇進行可逆的吸附與解吸附,HOF材料氫鍵參與多孔骨架構件時非共價鍵的作用力極弱,所以結構的靈活性也比較高,在比較溫和的條件下可以實現客體分子的吸附。
  • 3D-Cage-COFs:一種具有高連通性的動態三維共價有機框架
    共價有機骨架(COFs)是一類多功能的晶體多孔固體材料,可以通過合理的設計合成和微調以增強其功能。COF的框架拓撲結構是由構建塊的連通性和幾何結構決定的,相比於金屬有機骨架(MOFs),COF合成通常能夠接納連接體尺寸和化學功能的變化。因此,通過智能地選擇構建塊,可以有目的地形成不同的COF拓撲(或網絡)。
  • 水溶液鋅離子儲能裝置用高倍率二維聚芳醯亞胺共價有機骨架陽極
    水溶液鋅離子儲能裝置用高倍率二維聚芳醯亞胺共價有機骨架陽極 作者:小柯機器人 發布時間:2020/11/14 16:34:37 德國德雷斯頓工業大學Xinliang Feng團隊研製了一種水溶液鋅離子儲能裝置用高倍率二維聚芳醯亞胺共價有機骨架陽極
  • 史上最大全有機結構籠狀分子,有望成為新型生物大分子運輸材料
    基於有機骨架的籠狀分子由於其在分子選擇性分離與提純,反應催化,藥物釋放等領域的應用價值,一直是有機化學領域研究的熱點。一般而言,籠狀分子的製備依賴於結構基元之間的動態共價化學反應或者自組裝過程,然而在熵的作用下,這些基元往往傾向於形成較小的組裝結構。因此,含有超大空腔(直徑大於3nm)的籠狀分子的製備極具挑戰性,需要對基元的結構以及反應條件進行認真的篩選與優化。
  • 基於雙鎳二硫代烯的金屬有機骨架結構的合成
    基於雙鎳二硫代烯的金屬有機骨架結構的合成 作者:小柯機器人 發布時間:2020/11/18 13:09:04 南京大學左景林團隊研究了一種基於雙鎳二硫代烯的金屬有機骨架結構的合成,晶體結構,及其作為電化學葡萄糖傳感器的應用。