共价有机骨架材料COFs.ppt

1 共价有机骨架聚合物 COFs 的合成及应用 报告人 时间 2 目录 一 COFs材料介绍 二 COFs材料合成方法 三 COFs材料应用 四 小结和展望 3 一 COFs材料介绍 1 1COFs的概念共价有机骨架聚合物 Covalentorganicframeworks 简称COFs 是以轻元素C O N B等以共价键连接而构建 经热力学控制的可逆聚合形成的有序多孔结构的晶态材料 O M Yaghi etal Science 2005 310 1166 1170 动力学控制 热力学控制 无序多孔材料 COFs 4 COF 1和COF 5的构建 O M Yaghi etal Science 2005 310 1166 1170 COF 5 5 1 2 1按形成的共价键分类 W Wang etal Chem Soc Rev 2013 42 548 568 A 硼氧六环 B 硼酸酯 C 三嗪 D 亚胺 E 腙 反应可逆 构建单元立体构型保持 刚性结构 单体 寡聚物相互交换 1 2COFs材料的分类 Errorchecking 6 1 2 2按空间构型分类 2DCOFs和3DCOFs 2DCOFs的构建方法 D Jiang etal Chem Soc Rev 2012 41 6010 6022 COFs材料的分类 7 3DCOFs的构建方法 O M Yaghi etal Science 2007 316 268 272 3DCOFs的特点 通过共价键连接扩展形成网状结构 具有较大的BET值 可达4000m2g 1 更高的热稳定性 400 500 密度小 最低至0 17cm 3g 1 很多开放位点储存气体的良好 容器 8 Y Yan etal J Am Chem Soc 2015 137 8352 8355 3DCOFs的构建 9 二 COFs合成方法 2 1溶剂热法 溶剂 均三甲苯 二氧六环混合 Pyrextube 脱气密封 120 3d O M Yaghi etal Science 2005 310 1166 1170 特点 对COFs材料具有较好的普适性 但合成时间较长 温度较高 10 溶剂 均三甲苯 二氧六环 乙酸混合 microwavetube 微波条件下反应 100 60min TpPa COF L Wang etal Chem Commun 2015 51 12178 12181 2 2微波辅助法合成COFs 特点 合成时间短 反应温度相对更低 11 ZnCl2 400 40h A Thomas etal Angew Chem Int Ed 2008 47 3450 3453 不同的单体 CTF CovalentTriazine BasedFrameworks 系列材料 2 3离子热法合成COFs 12 2 4其他合成方法 单层COFs的合成 W R Dichtel etal Science 2011 332 228 231 13 2 5COFs的性质 COFs 热稳定性高 多孔晶体 低密度 结构多样 高比表面 规整结构 有序孔 结构单元多样化 从微孔到介孔 COF 103的BET4210m2 g COF 108低至0 17cm3g 1 共价键连接 300 500 14 三 COFs的应用 3 1气体储存 O M Yaghi etal J Am Chem Soc 2009 131 8875 8883 15 COFs孔道功能化储存二氧化碳的研究 D Jiang etal J Am Chem Soc 2015 137 7079 7082 小结 孔道修饰策略得到了一系列由直接缩合反应难以得到的孔道多样化的COFs 并且经过修饰的COFs表现出了明显优化的CO2吸附能力 16 3 2在催化中的应用 A 骨架杂原子配位金属引入催化位点骨架官能团衍生化引入催化位点 B 单体导入官能团作为催化位点 设计策略 17 W Wang etal J Am Chem Soc 2011 133 19816 19822 骨架杂原子配位金属引入催化位点 18 D Zhao etal ChemSusChem 2015 8 3208 3212 单体导入官能团作为催化位点 TFP DABA 19 四 小结和展望 展望 合成 开发高效合成方法 缩短反应时间 增加合成量结构 开发更多新型的COFs材料 得到集高稳定性 高结晶度以及多孔性于一体的COFs应用 拓展应用范围 深化研究领域 小结 COFs材料具有热稳定性高 比表面大等优点 在气体储存 催化以及电子器件领域很有应用前景 硼基COFs有高的结晶度和规整的孔道结构 但是对水和质子性