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方千荣课题组《Nat. Chem.》:超高化学稳定聚芳醚类共价有机骨架材料
发表于: 2019-04-11 14:18  点击:

共价有机骨架材料(COFs)是一类通过可逆共价键连接形成的结晶多孔材料。在过去的十余年中,COFs在气体吸附与分离、催化、电化学、医药等领域得到了广泛的研究。然而,由于COFs中存在大量的可逆键,其化学稳定性限制了其进一步发展和应用。因此,研究出能够耐受各种苛刻条件的COFs成为了人们不懈追求的目标。

近期,无机合成与制备化学国家重点实验室方千荣课题组在《Nature Chemistry》上发表了题为“化学稳定的聚芳醚类共价有机骨架材料”(Chemically stable polyarylether-based covalent organic frameworks)的研究论文。

该工作采用邻二酚类单体和邻二氟苯类单体在碱性条件下通过溶剂热的方法合成了两种通过芳香醚键连接的新型共价有机骨架材料(PAE-COFs)并分别命名为JUC-505JUC-506


PAE-COFs具有高的结晶度和丰富的孔道结构,同时其能够在包括沸水、强酸(12 M 盐酸,18 M 硫酸,40% 氢氟酸)、强碱(14 M 氢氧化钠,5 M 甲醇钠/甲醇溶液)、强氧化剂(铬酸溶液)、强还原剂(2.4 M 氢化铝锂/四氢呋喃溶液)等苛刻的条件下保持稳定,其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 (MOFs)、分子筛和其他COFs)。

基于JUC-505的高化学稳定性,方老师课题组对其进行了后修饰。通过将JUC-505分别在20%氢氧化钠(水/乙醇=1/1)和2.4 M氢化铝锂(四氢呋喃)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。将JUC-505及其两种衍生物用于污水中抗生素的吸附,发现其对四环素、土霉素和金霉素在广泛的pH范围(pH = 1~13)内具有高的吸附,且经过5次吸附-脱附循环后吸附量没有明显的降低。这意味着这些稳定的COF将是制备可在极端化学环境下使用的功能材料的理想平台。

  全文链接:https://www.nature.com/articles/s41557-019-0238-5#Sec29


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