共价有机框架材料

1、Section B 共价有机框架材料(Covalent-Organic Framework Materials) (COFs)1 COFs材料简介 COFs (Covalent Organic Frameworks)材料，又称有机沸石,是一类由碳、氧、氮、硼等通过共价键连接而成的具有周期性网络结构的多孔晶态框架材料。X. Feng, X.S. Ding, D.L. Jiang, Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 60106022江东林小组通过在COFs孔壁中引入供电子基团合成了稳定的，高催化活性和高选择性的非均相手性有机催化剂Yaghi小组利用醛类与胺类的反应首次合成了比硼

2、氧键更稳定的亚胺类三维COFs材料Yaghi小组利用四面体型的四硼酸化合物为前驱体在溶剂热的条件下成功合成了三维COFs材料Yaghi小组和其小组利用拓扑设计理念第一个成功的合成了通过共价键连接的多孔有机骨架(COFs)2015200920072005J. R. Long, O. M. Yaghi, Chem. Soc. Rev., 2009, 38,12131214H. Xu, J. Gao and Donglin, Nature Chemistry, 2017, 7, 905-912San-Yuan Ding and Wei Wang, Chem. Soc. Rev., 2013, 42,

3、 548含硼类COFs热稳定性较高，且大多不溶于有机溶剂，但对水极其敏感。三嗪类COFs热稳定和化学稳定性较高，但是反应条件和对前体的稳定性要求苛刻亚胺类COFs的化学稳定性高，合成方法简单，是目前主要研究的方向2 COFs材料的分类腙类COFs具有良好的化学稳定性溶剂热法微波合成法离子热合成法基于金属表面的薄层制备合成在HOPG表面的纳米层合成在石墨烯表面的薄膜操作简便的合成方法。得到的COFs大多为无定型。不需要密封条件，可用于大规模合成，有效的去除杂质。需要精确的反应条件，但制得COFs纯度高，规整度好。结晶度好，能很好的实现在电极和其它实际设备中。3 COFs材料的合成可调控反应的可逆

4、性，在高定向热解石墨表面制得高度有序的纳米层。J. W. Colson, A. R. Woll, A. Mukherjee, M. P. Levendorf, E. L. Spitler, V. B. Shields, M. G. Spencer, J. Park and W. R. Dichtel, Science, 2011, 332, 228.4 COFs材料的结构简图三维结构二维结构二维堆积结构由四面体前体合成，出现相互穿插由平面前体合成，多为四边形和六边形二维分子层利用-作用相互堆积形成，分为AA堆积和AB堆积一维结构有线形的前驱体共聚得到的一维线形结构D. Braga, F. Gr

5、epioni and G. R. Desiraju, Chem. Rev., 1998,98, 1375.F. J. Uribe-Romo, J. R. Hunt, H. Furukawa, C. Klock, M. OKeeffe and O. M. Yaghi, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 4570.BDAC气体存储，如氢气，二氧化碳，甲烷等气体 非均相催化剂 半导体5 COFs材料的应用 光电材料 S. Wan, J. Guo, J. Kim, H. Ihee and D. Jiang, Angew. Chem.,Int. Ed., 2009, 48, 5

6、439.1) 催化活性COFsScheme 1 (A) The general strategy for the pore surface engineering of imine-linked COFs via a condensation reaction and click chemistries (the case forX = 50 was exemplified). Post-modification of the pore surface of N3-COF-5 via the click reaction to construct the functionalised COFs

7、.65 The percentage (x%) of the building unit 5 in the original mixture could range from 5% to 100%. R represents the functional organic groups.催化迈克尔加成反应的效果对比分析在持续流动的条件下检测COFs催化剂的催化活性。在48h后仍能保持较好的催化活性与选择性COFs催化材料的用于催化Michael反应2) COFs具有非均相孔道，气体吸附应用前景CO2 and N2 sorption isotherms of HP-COF-1 at 273 K.C

8、O2 and N2 sorption isotherms of HP-COF-2 at 273 KN2 adsorption and desorption isotherms of HP-COF-1 (red) and HP-COF-2 (blue)(b,c) PSDs of HP-COF-1 (b) and HP-COF-2 (c)Qian, H. -L.; Yang, C. -X.;Yan, X.-P.(2016)：Bottom-up synthesis of chiral covalent organic frameworks and their bound capillary for

9、chiral separation. Nature Communications，2016, 7:12104(a) ()-1-phenylethanol (200C, 1.5mlmin1N2); (b) ()-1-phenyl-1-propanol (200C, 2mlmin1N2); (c) ()-limonene (180C, 1.5mlmin1N2); (d) ()-methyl lactate (170C, 1.5mlmin1N2). 3) COFs材料：GC手性分离性能4) COFs材料：HPLC分离性能K. Zhang, S.L. Cai, et al, Construction

10、of a hydrazone-linked chiral COFssilica composite as the stationary phase for high performance liquid chromatography., Journal of Chromatography A, 2017, 1519, 1001095) COFs材料：电化学性能卟啉基COFs 2011年，Jiang等通过硼酸酯可逆缩合得到了具有晶型的卟啉基COFs，并且对合成过程中的影响因素进行了完整的研究。 随后，Jiang等又将电子传递性较强的片段苯并噻二唑引入到COFs孔道上，所合成的COFs具有极强的导

11、电性能，首次将多孔 COFs材料运用到导电性能上。Chem Commun, 2011,47(7), 1979-1981J. Am. Chem. Soc. 2011,133(37), 14510-14513 Chemical structure of one pore in DTP-ANDI-COF, Electrochemical redox reaction of a naphthalene diimide unit and Photographs of a coin-type battery.SCIENTIFIC REPORTS, 2015, 5, 8225DTP-ANDI-COFStructure of redox-active organic electrode materials (DTP-ANDI-COF) Redox activity of DTP-ANDI-COF&CNTsThe figure indicates that the two-electron involved r