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共价有机框架材料的三大性能特点,你可知是什么?
点击次数:135 发布时间:2020-07-28
   共价有机框架材料(covalent organic frameworks,COFs)是一类新兴的材料,它是一种由有机构筑基元构成、并用可逆的共价键进行连接,具有结晶性和周期性的多孔材料。因为这种材料比表面积大、密度低,拥有多样性的结构、的热稳定性及孔道易修饰等优点,越来越受到人们的关注。综述了近年来COFs的醉新发展动态,将其按照基底材料不同进行分类,介绍COFs在储能、光电、催化、生物医药等方面的应用和发展,包括气体的吸附和存储、材料的光电导性、催化反应进行的性能、手性分离和药物缓控释等;讨论了COFs结构的表征以及相比于其他材料所具有的优越特性。醉后指出COFs未来发展趋势是合成具有高度稳定性、结构可控、成本低廉的功能性材料,并对其在实际中的应用前景进行展望。
  共价有机框架材料的三大性能特点:
  1、多孔性及大的比表面积
  孔隙是指除去客体分子后留下的多孔材料的空间。多孔性是材料应用于催化、气体吸附与分离的重要性质。材料的孔径大小直接受有机官能团的长度影响,有机配体越长,除去客体分子后材料的孔径越大。
  比表面积是评价多孔材料催化性能、吸附能力的另一重要指标,因此人们不断改变有机框架材料材料金属中心和连接臂的主要目的之一就是使材料具有更大的比表面积。
  2、结构与功能多样性
  有机框架材料材料可变的金属中心及有机配体导致了其结构与功能的多样性。有机框架材料材料金属中心的选择几乎覆盖了所有金属,包括主族元素、过渡元素、镧系金属等,其中应用较多的为Zn、Cu、Fe等。不同金属的价态、配位能力不同也导致了不同材料的出现。而对于有机配体的选择,则从早易坍塌的含氮杂环类配体过渡到了稳定性好的羧酸类配体。
  3、不饱和的金属位点
  由于二甲基甲酰胺(DMF)、水、乙醇等小溶剂分子的存在,未饱和的金属中心与其进行结合来满足配位需求,经过加热或真空处理后可以去除这些溶剂分子,从而使不饱和金属位点暴露。这些暴露的不饱和金属位点可以通过与NH3、H2S、CO2等气体配位而达到气体吸附和分离的作用,也可以与带有氨基或羧基的物质进行配位,从而使有机框架材料材料作为药物载体或肽段分离的有效工具;此外,含有不饱和金属位点的有机框架材料材料亦可作为催化反应的催化剂加速反应的进行。
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