溶剂热法为何难以成型制备COFs材料?根据实验现象和前期研究基础,将这个问题归因于单体的快速聚合和相分离,而产生的无定形聚合物在很大程度上决定了晶态COFs的形状。因此,调控相分离过程是成型制备COFs的关键。
基于以上认识,陕西师范大学房喻院士团队的刘忠山副研究员联合中国科学院福建物质结构研究所的袁大强研究员提出了一种两步溶剂进料策略,以控制单体发生聚合反应而诱导的相分离过程,结合溶剂热法实现了COFs的成型制备。COFs整体材料不仅保留了高结晶度和比表面积,而且表现出微孔/大孔、介孔/大孔等多级孔结构。对苯蒸气的吸附实验表明,ETTA-TPA COFs整体材料对苯具有较强的吸附能力,吸附量为16.8 mmol g-1。这项工作所发展的两步溶剂进料策略可以扩展至其他亚胺键型COFs的成型。该研究工作以题为“Solvothermal Shaping of Imine-Linked Covalent Organic Frameworks by a Two-Step Solvent Feeding Process”的论文发表在《Advanced Functional Materials》。
传统溶剂热法与两步溶剂进料策略的对比
图1.(a)传统溶剂热法与两步溶剂进料策略的对比;(b)方法普适性验证
两步溶剂进料策略的普适性分析
图2. 两步溶剂进料策略的普适性分析
COFs整体材料对苯蒸气的吸附性能
目前大多数COFs材料主要是采用溶剂热方法合成的粉晶。COFs粉末的不溶性和可加工性差导致其不易成型,限制了其实际应用。该研究证实了两步溶剂进料策略可以有效地与传统的溶剂热法相结合,提高COFs的溶液加工性。这种改进的溶剂热方法可以很容易地成型制备COFs以满足实际应用要求,这对于探索COFs的性质、优化其应用性能以及实现其工业化生产具有重要意义。
全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202400433
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