二维微孔共价有机框架材料的设计合成与膜分离性能研究文献综述

 2022-11-26 16:45:58

文献综述

1.引言

共价有机框架(COFs)是一种新型的晶态多孔有机材料,2005 年,Yaghi 课题组首次合成了共价有机框架(COFs),并证明了拓扑设计原理在多孔有机框架合成中的应用[1]。COFs由轻质元素C、N、B、O等组成,又以次级结构单元通过强共价键连接,这使它具有低密度,强稳定性的特点。同时COFs作为一种优异的多孔材料,也体现出高孔隙率、高比表面积和可调节的功能性等独特的性能,使其在气体储存与分离、催化、荧光、化学传感、药物负载与传输、电化学等邻域有了广泛的应用。[2]

2.COFs合成

COFs自发现诞生以来,就被赋予极大的热情与期许。而关于COFs的探索研究,主要集中在新结构的设计合成及其应用开发等方面。COFs是由一个个小分子组成结构单元,再由结构单元在二维和三维上进行组装。(图1)不同的结构单元,原子精度的有序空间组装,极大地增加了COFs的结构多样性,也为COFs功能与应用的多样性提供了巨大的发展空间[3]。然而,发展新的结构单元与连接方式仍然是COFs 研究的一个难点与挑战。

图1 COFs的拓扑构建示意图

结构的特殊性也为COFs的合成带来了一定难度。目前,在 COFs 材料科学中,如何可控设计合成功能化的 COFs仍然是一个巨大的挑战。COFs合成包括聚合、结晶、组装等多个过程。比较普遍的方法是在混合溶剂体系和熔融金属盐溶剂热和离子热条件使用微波反应来快速合成 COFs 或者采用单一或混合溶剂以溶解部分单体,通过高温及低压条件下长时间反应获得COFs微晶聚集体。[4]

3.COFs膜合成

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