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吉林大學(xué)合成最穩(wěn)定的新型共價(jià)有機(jī)骨架材料
近日，吉林大學(xué)無(wú)機(jī)合成與制備化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授方千榮團(tuán)隊(duì)采用溶劑熱的方法，合成了穩(wěn)定性超強(qiáng)的新型共價(jià)有機(jī)骨架材料，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《自然—化學(xué)》。
共價(jià)有機(jī)骨架材料（COFs）是一類(lèi)由小分子單體通過(guò)可逆共價(jià)鍵連接形成的晶態(tài)有機(jī)多孔聚合物。近十年來(lái)，這種材料在氣體吸附、化學(xué)分離、催化、化學(xué)傳感、光電和儲(chǔ)能等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
方千榮向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹，由于COFs的共價(jià)鍵往往依靠熱力學(xué)平衡反應(yīng)而成，因此該共價(jià)鍵是可逆的。“這嚴(yán)重限制了該材料的穩(wěn)定性，從而限制了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。因此，構(gòu)建具有強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性的COFs材料是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。”
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(lèi)單體和鄰二氟苯類(lèi)單體）與反應(yīng)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(tài)下得到了新型晶態(tài)有機(jī)聚合物。
方千榮表示，此方法合成的是兩種通過(guò)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(jié)晶度和豐富的孔道結(jié)構(gòu)，能夠在沸水、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、強(qiáng)還原劑等極端條件下保持穩(wěn)定。“它的穩(wěn)定性超過(guò)了目前所有已知的結(jié)晶多孔材料，包括金屬-有機(jī)骨架材料、分子篩等。”方千榮說(shuō)。
基于新型材料的高化學(xué)穩(wěn)定性，研究人員將其進(jìn)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(yīng)用于污水中抗生素的吸附，發(fā)現(xiàn)在廣泛的pH范圍（pH = 1~13）內(nèi)，這三種物質(zhì)對(duì)四環(huán)素、土霉素和金霉素都具有較高的吸附力，且經(jīng)過(guò)5次吸附—脫附循環(huán)后，吸附量沒(méi)有明顯降低。
“這意味著這些穩(wěn)定的COFs將是制備可在極端化學(xué)環(huán)境下使用的理想功能材料。”方千榮表示。
相關(guān)論文信息：https://www.nature.com/articles/s41557-019-0238-5#Sec29
