共價(jià)有機(jī)骨架材料COFs

共價(jià)有機(jī)骨架材料COFs目前一頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)2目錄一、COFs材料介紹二、COFs材料合成方法三、COFs材料應(yīng)用四、小結(jié)和展望目前二頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)3一、COFs材料介紹1.1COFs的概念共價(jià)有機(jī)骨架聚合物（Covalentorganicframeworks）簡稱COFs，是以輕元素C、O、N、B等以共價(jià)鍵連接而構(gòu)建，經(jīng)熱力學(xué)控制的可逆聚合形成的有序多孔結(jié)構(gòu)的晶態(tài)材料。O.M.Yaghi,etal.,Science,2005,310,1166-1170.動(dòng)力學(xué)控制熱力學(xué)控制無序多孔材料COFs目前三頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)4COF-1和COF-5的構(gòu)建O.M.Yaghi,etal.,Science,2005,310,1166-1170.COF-5目前四頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)5

按形成的共價(jià)鍵分類W.Wang,etal.,Chem.Soc.Rev.,2013,42,548-568.A.硼氧六環(huán)B.硼酸酯C.三嗪D.亞胺E.腙①反應(yīng)可逆②構(gòu)建單元立體構(gòu)型保持剛性結(jié)構(gòu)單體、寡聚物相互交換1.2COFs材料的分類“Errorchecking”目前五頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)61.2.2按空間構(gòu)型分類：2DCOFs和3DCOFs2DCOFs的構(gòu)建方法：

D.Jiang,etal.,Chem.Soc.Rev.,2012,41,6010-6022.COFs材料的分類目前六頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)73DCOFs的構(gòu)建方法O.M.Yaghi,etal.,Science,2007,316,268-272.3DCOFs的特點(diǎn)：①通過共價(jià)鍵連接擴(kuò)展形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)②具有較大的BET值（可達(dá)4000m2g-1）③更高的熱穩(wěn)定性（400-500℃）④密度?。ㄗ畹椭?.17cm-3g-1）⑤很多開放位點(diǎn)儲存氣體的良好“容器”目前七頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)8Y.Yan,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2015,137,8352-8355.3DCOFs的構(gòu)建目前八頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)9二、COFs合成方法2.1溶劑熱法溶劑：均三甲苯/二氧六環(huán)混合Pyrextube脫氣密封120℃，3dO.M.Yaghi,etal.,Science,2005,310,1166-1170.特點(diǎn)：對COFs材料具有較好的普適性，但合成時(shí)間較長，溫度較高目前九頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)10溶劑：均三甲苯/二氧六環(huán)/乙酸混合microwavetube微波條件下反應(yīng)100℃，60minTpPa-COFL.Wang,etal.,Chem.Commun.,2015,51,12178-12181.2.2

微波輔助法合成COFs特點(diǎn)：合成時(shí)間短，反應(yīng)溫度相對更低目前十頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)11ZnCl2400℃，40hA.Thomas,etal.,Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47,3450-3453.不同的單體CTF（CovalentTriazine-BasedFrameworks）系列材料2.3離子熱法合成COFs目前十一頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)122.4

其他合成方法單層COFs的合成W.R.Dichtel,etal.,Science,2011,332,228-231.目前十二頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)132.5COFs的性質(zhì)孔徑范圍寬COFs熱穩(wěn)定性高多孔晶體低密度結(jié)構(gòu)多樣高比表面規(guī)整結(jié)構(gòu),有序孔結(jié)構(gòu)單元多樣化從微孔到介孔COF-103的BET4210m2/gCOF-108低至0.17cm3g-1共價(jià)鍵連接，300-500℃目前十三頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)14三、COFs的應(yīng)用3.1氣體儲存O.M.Yaghi,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2009,131,8875-8883.MaterialCompositionporesize/?Vp,DR/cm3g-1SBET/m2g-1H2uptake/mgg-1CH4uptake/mgg-1CO2uptake/mgg-1COF-1C3H2BO90.375014.840230COF-5C9H4BO2271.07167035.889870COF-102C25H24B4O8121.55362072.41871200COF-103C24H24B4O8Si121.54353070.51751190zeolites--

----

125025.586370mesoporoussilicas

--

----

450-1070

--14-65--

MOF-5C24H12O13Zn412,15

--380076120(300K)970(40bar)MOF-177C54H30O13Zn411,17

--475075.2

--1490(40bar)目前十四頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)15COFs孔道功能化儲存二氧化碳的研究D.Jiang,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2015,137,7079-7082.小結(jié)：孔道修飾策略得到了一系列由直接縮合反應(yīng)難以得到的孔道多樣化的COFs,并且經(jīng)過修飾的COFs表現(xiàn)出了明顯優(yōu)化的CO2吸附能力。

目前十五頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)163.2

在催化中的應(yīng)用A.骨架雜原子配位金屬引入催化位點(diǎn)骨架官能團(tuán)衍生化引入催化位點(diǎn)B.單體導(dǎo)入官能團(tuán)作為催化位點(diǎn)設(shè)計(jì)策略目前十六頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)17W.Wang,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2011,133,19816-19822.EntryRXTime(h)Yield(%)1I3962I2973Br2.5984Br397骨架雜原子配位金屬引入催化位點(diǎn)目前十七頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)18EntryTFP-DABAloading[mol%]T[oC]FructoseConversion[%]HMFSelectivity[%]Yield[%]1510067976537.5100849781410100>9997975-1005n.d.n.d.D.Zhao,etal.,ChemSusChem.,2015,8,3208-3212.單體導(dǎo)入官能團(tuán)作為催化位點(diǎn)TFP-DABA目前十八頁\總數(shù)十九頁\編于十七點(diǎn)19四、小結(jié)和展望展望：合成：開發(fā)高效合成方法，縮短反應(yīng)時(shí)間，增加合成量結(jié)構(gòu)：開發(fā)更多新型的COFs材料，得到集高穩(wěn)定性、高結(jié)晶度以及多孔性于一體的C