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吉林大学成功合成稳定性超强新型共价有机骨架材料
2019-04-17 09:19:23来源:元素商城

近日,吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室教授方千荣团队采用溶剂热的方法,合成了稳定性超强的新型共价有机骨架材料,相关研究结果发表于《自然—化学》。

 共价有机骨架材料.jpg

什么是共价有机骨架材料

共价有机骨架材料(COFs)是一类由小分子单体通过可逆共价键连接形成的晶态有机多孔聚合物。近十年来,这种材料在气体吸附、化学分离、催化、化学传感、光电和储能等领域表现出广阔的应用前景。

 

目前制备共价有机骨架材料的方法主要为高温溶剂热法,该方法需要在较高温度(85-200)下封闭体系中进行,反应能耗高,反应条件较苛刻,操作复杂,反应时间长(3-7),同时有挥发性有机物(VOC)排放。高温溶剂热法极不利于共价有机骨架材料在工业上的大量生产和广泛应用。

 

新型共价有机骨架材料的制备

由于COFs的共价键往往依靠热力学平衡反应而成,因此该共价键是可逆的。“这严重限制了该材料的稳定性,从而限制了其进一步发展和应用。因此,构建具有强化学稳定性的COFs材料是该领域的研究重点。”

 

研究人员采用高温溶剂热的方法,将研磨后的小分子前体(邻二酚类单体和邻二氟苯类单体)与反应溶剂和催化剂混合,在碱性条件下,于80多度密封玻璃管中静置三天。最后,在微溶状态下得到了新型晶态有机聚合物。

 

方千荣表示,此方法合成的是两种通过芳香醚键连接的新型COFs,并命名为JUC-505JUC-506

 

新型材料具有高结晶度和丰富的孔道结构,能够在沸水、强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等极端条件下保持稳定。“它的稳定性超过了目前所有已知的结晶多孔材料,包括金属-有机骨架材料、分子筛等。”方千荣说。

 

基于新型材料的高化学稳定性,研究人员将其进行后修饰,得到了羧基功能化和氨基功能化的衍生物。将新型材料和这两种衍生物应用于污水中抗生素的吸附,发现在广泛的pH范围(pH = 1~13)内,这三种物质对四环素、土霉素和金霉素都具有较高的吸附力,且经过5次吸附—脱附循环后,吸附量没有明显降低。

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