共價有機骨架材料COFs

共價有機骨架材料COFs目前一頁\總數十九頁\編于十七點2目錄一、COFs材料介紹二、COFs材料合成方法三、COFs材料應用四、小結和展望目前二頁\總數十九頁\編于十七點3一、COFs材料介紹1.1COFs的概念共價有機骨架聚合物（Covalentorganicframeworks）簡稱COFs，是以輕元素C、O、N、B等以共價鍵連接而構建，經熱力學控制的可逆聚合形成的有序多孔結構的晶態(tài)材料。O.M.Yaghi,etal.,Science,2005,310,1166-1170.動力學控制熱力學控制無序多孔材料COFs目前三頁\總數十九頁\編于十七點4COF-1和COF-5的構建O.M.Yaghi,etal.,Science,2005,310,1166-1170.COF-5目前四頁\總數十九頁\編于十七點5

按形成的共價鍵分類W.Wang,etal.,Chem.Soc.Rev.,2013,42,548-568.A.硼氧六環(huán)B.硼酸酯C.三嗪D.亞胺E.腙①反應可逆②構建單元立體構型保持剛性結構單體、寡聚物相互交換1.2COFs材料的分類“Errorchecking”目前五頁\總數十九頁\編于十七點61.2.2按空間構型分類：2DCOFs和3DCOFs2DCOFs的構建方法：

D.Jiang,etal.,Chem.Soc.Rev.,2012,41,6010-6022.COFs材料的分類目前六頁\總數十九頁\編于十七點73DCOFs的構建方法O.M.Yaghi,etal.,Science,2007,316,268-272.3DCOFs的特點：①通過共價鍵連接擴展形成網狀結構②具有較大的BET值（可達4000m2g-1）③更高的熱穩(wěn)定性（400-500℃）④密度?。ㄗ畹椭?.17cm-3g-1）⑤很多開放位點儲存氣體的良好“容器”目前七頁\總數十九頁\編于十七點8Y.Yan,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2015,137,8352-8355.3DCOFs的構建目前八頁\總數十九頁\編于十七點9二、COFs合成方法2.1溶劑熱法溶劑：均三甲苯/二氧六環(huán)混合Pyrextube脫氣密封120℃，3dO.M.Yaghi,etal.,Science,2005,310,1166-1170.特點：對COFs材料具有較好的普適性，但合成時間較長，溫度較高目前九頁\總數十九頁\編于十七點10溶劑：均三甲苯/二氧六環(huán)/乙酸混合microwavetube微波條件下反應100℃，60minTpPa-COFL.Wang,etal.,Chem.Commun.,2015,51,12178-12181.2.2

微波輔助法合成COFs特點：合成時間短，反應溫度相對更低目前十頁\總數十九頁\編于十七點11ZnCl2400℃，40hA.Thomas,etal.,Angew.Chem.Int.Ed.,2008,47,3450-3453.不同的單體CTF（CovalentTriazine-BasedFrameworks）系列材料2.3離子熱法合成COFs目前十一頁\總數十九頁\編于十七點122.4

其他合成方法單層COFs的合成W.R.Dichtel,etal.,Science,2011,332,228-231.目前十二頁\總數十九頁\編于十七點132.5COFs的性質孔徑范圍寬COFs熱穩(wěn)定性高多孔晶體低密度結構多樣高比表面規(guī)整結構,有序孔結構單元多樣化從微孔到介孔COF-103的BET4210m2/gCOF-108低至0.17cm3g-1共價鍵連接，300-500℃目前十三頁\總數十九頁\編于十七點14三、COFs的應用3.1氣體儲存O.M.Yaghi,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2009,131,8875-8883.MaterialCompositionporesize/?Vp,DR/cm3g-1SBET/m2g-1H2uptake/mgg-1CH4uptake/mgg-1CO2uptake/mgg-1COF-1C3H2BO90.375014.840230COF-5C9H4BO2271.07167035.889870COF-102C25H24B4O8121.55362072.41871200COF-103C24H24B4O8Si121.54353070.51751190zeolites--

----

125025.586370mesoporoussilicas

--

----

450-1070

--14-65--

MOF-5C24H12O13Zn412,15

--380076120(300K)970(40bar)MOF-177C54H30O13Zn411,17

--475075.2

--1490(40bar)目前十四頁\總數十九頁\編于十七點15COFs孔道功能化儲存二氧化碳的研究D.Jiang,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2015,137,7079-7082.小結：孔道修飾策略得到了一系列由直接縮合反應難以得到的孔道多樣化的COFs,并且經過修飾的COFs表現出了明顯優(yōu)化的CO2吸附能力。

目前十五頁\總數十九頁\編于十七點163.2

在催化中的應用A.骨架雜原子配位金屬引入催化位點骨架官能團衍生化引入催化位點B.單體導入官能團作為催化位點設計策略目前十六頁\總數十九頁\編于十七點17W.Wang,etal.,J.Am.Chem.Soc.,2011,133,19816-19822.EntryRXTime(h)Yield(%)1I3962I2973Br2.5984Br397骨架雜原子配位金屬引入催化位點目前十七頁\總數十九頁\編于十七點18EntryTFP-DABAloading[mol%]T[oC]FructoseConversion[%]HMFSelectivity[%]Yield[%]1510067976537.5100849781410100>9997975-1005n.d.n.d.D.Zhao,etal.,ChemSusChem.,2015,8,3208-3212.單體導入官能團作為催化位點TFP-DABA目前十八頁\總數十九頁\編于十七點19四、小結和展望展望：合成：開發(fā)高效合成方法，縮短反應時間，增加合成量結構：開發(fā)更多新型的COFs材料，得到集高穩(wěn)定性、高結晶度以及多孔性于一體的C