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吉林大學合成最穩定的新型共價有機骨架材料
2019-04-16 科學網

  近日,吉林大學無機合成與制備化學國家重點實驗室教授方千榮團隊采用溶劑熱的方法,合成了穩定性超強的新型共價有機骨架材料,相關研究結果發表于《自然—化學》。

  共價有機骨架材料(COFs)是一類由小分子單體通過可逆共價鍵連接形成的晶態有機多孔聚合物。近十年來,這種材料在氣體吸附、化學分離、催化、化學傳感、光電和儲能等領域表現出廣闊的應用前景。

  方千榮向《中國科學報》介紹,由于COFs的共價鍵往往依靠熱力學平衡反應而成,因此該共價鍵是可逆的。“這嚴重限制了該材料的穩定性,從而限制了其進一步發展和應用。因此,構建具有強化學穩定性的COFs材料是該領域的研究重點。”

  研究人員采用高溫溶劑熱的方法,將研磨后的小分子前體(鄰二酚類單體和鄰二氟苯類單體)與反應溶劑和催化劑混合,在堿性條件下,于80多度密封玻璃管中靜置三天。最后,在微溶狀態下得到了新型晶態有機聚合物。

  方千榮表示,此方法合成的是兩種通過芳香醚鍵連接的新型COFs,并命名為JUC-505和JUC-506。

  新型材料具有高結晶度和豐富的孔道結構,能夠在沸水、強酸、強堿、強氧化劑、強還原劑等極端條件下保持穩定。“它的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、分子篩等。”方千榮說。

  基于新型材料的高化學穩定性,研究人員將其進行后修飾,得到了羧基功能化和氨基功能化的衍生物。將新型材料和這兩種衍生物應用于污水中抗生素的吸附,發現在廣泛的pH范圍(pH = 1~13)內,這三種物質對四環素、土霉素和金霉素都具有較高的吸附力,且經過5次吸附—脫附循環后,吸附量沒有明顯降低。

  “這意味著這些穩定的COFs將是制備可在極端化學環境下使用的理想功能材料。”方千榮表示。

  相關論文信息:https://www.nature.com/articles/s41557-019-0238-5#Sec29

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