河北工业大学李志强教授等 Angew:基于氢键有机骨架构筑共价交联的HOF/聚合物杂化膜的研究进展
2024-02-07 来源:高分子科技
氢键有机骨架(HOFs)是由有机单元通过氢键相互作用组装而成的新型有机晶态材料。作为多功能平台,HOFs在气体分离和储存、催化、手性分离、质子传导、发光和生物医学等领域的应用前景广阔。为了适应实际应用场景,将晶态HOFs加工成特定器件(如:薄膜、泡沫等)的需求在不断增长。聚合物具有优异的稳定性、良好的可加工性和机械性能,因此,将HOF与聚合物基质结合,构建HOF/聚合物杂化膜是一个很好的出路。与物理混合相比,共价交联形成的杂化膜更加稳定,然而,共价键形成所需的反应条件(如:加热、溶解等)可能会导致框架坍塌甚至解体;同时,氢键给受体反应活性较高,共价接枝过程容易破坏氢键官能团。因此,在不影响氢键给受体及其固有功能的前提下共价连接构筑HOF/聚合物杂化膜是极具挑战性的。
图1. HOF/聚合物杂化膜的制备流程图
图2. 三维框架HOF-50的制备
图3. (A) HOF-50、HOF-50-PBMA膜、HOF-50-Ln、HOF-50-Ln-PBMA膜和纯PBMA膜的 PXRD 图;(B) H2BABDC、HOF-50、BMA、HOF-50-PBMA膜、HOF-50-Ln和HOF-50-Ln-PBMA膜的红外光谱;(C) HOF-50-PBMA、HOF-50-Ln-PBMA和PBMA膜的拉伸应力-应变曲线;(D) HOF-50-PBMA膜的TEM图像和EDS能谱图;(E) HOF-50-PBMA膜的数码照片;(F) HOF-50-PAAm (i)和 HOF-50-PAAm-PVA (ii) 膜的数码照片
另外,考虑到HOF-50表面存在未形成氢键的游离羧基,作为功能展示,将镧系离子(Ln3+)锚定在HOF-50上与聚合物单体共聚制备了稀土功能化HOF/聚合物杂化膜。该薄膜具有高灵敏度的温度传感行为和近乎最佳可视化能力。
图4. (A-C) HOF-50-Ln的XPS谱图及(D) TEM图;(E) HOF-50-Ln-PBMA的TEM图
图5. HOF-50-Ln-PBMA膜的温度传感行为
原文论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202400195
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(责任编辑:xu)
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