共价有机框架材料因其规则孔道和可设计骨架结构,被认为是发展下一代多孔功能材料的重要平台,但其发展受制于稳定性与结晶性之间的矛盾。对于强共价键连接的框架材料而言,稳固键合赋予材料优异稳定性,却降低了框架生长过程中的可逆纠错能力,难以兼得高结晶度、大晶畴尺寸和可控形貌。二维sp2碳共轭共价有机框架(sp2c-COFs)正是这一挑战的代表体系。该类材料由C=C键连接,兼具结晶层叠结构、π共轭骨架和多孔特征,在光催化、光电转换、能源收集和环境分离等领域具有应用潜力,但C=C键形成反应可逆性低,使其高质量多晶粉末、大尺寸单晶和连续薄膜的可控制备极具挑战。
近日,中国科学院宁波材料技术与工程研究所团队梳理了sp2c-COFs从C=C键构筑、框架结晶调控到宏观形貌设计的发展脉络。针对C=C键形成反应可逆性低、框架结晶困难的问题,团队总结了羟醛缩合反应中的分子设计策略,阐述了苯并噁唑、苯并噻唑、苯并咪唑和吡喃鎓阳离子等功能化单体如何通过提升反应活性、稳定关键中间体和调控单体反应性匹配,促进高效C=C键形成与有序框架生长,为构筑结晶性sp2c-COFs奠定了化学基础。针对单晶sp2c-COFs难以制备问题,团队论述了亚胺向烯烃转化和曼尼希消除反应等新型合成方法。这类策略先利用亚胺键的动态可逆性实现框架预组织和结构纠错,再将其转化为稳固的C=C共轭骨架,突破了全共轭框架结晶困难,推动了单晶sp2c-COFs制备。
随着sp2c-COFs从粉末和单晶研究进一步迈向器件应用,薄膜的可控制备成为该领域的重要方向。该研究阐述了铜表面介导的克脑文格尔缩合、单层辅助表面引发羟醛缩合,以及两亲性吡啶鎓盐辅助羟醛缩合等薄膜制备策略。这些方法将C=C键构筑从溶液体系拓展到界面和基底表面,能够获得高结晶度自支撑薄膜,还可实现硅片、聚丙烯腈薄膜和玻璃等多种基底的功能化,为增强界面粘附、推进器件集成和提升材料性能奠定了基础。
上述研究围绕强C=C键形成、长程有序结构构筑、形貌精准调控与功能应用拓展,总结了sp2c-COFs的发展逻辑,为理解稳健π共轭多孔材料的结构—性质关系及推动其应用拓展提供了参考。
相关研究成果发表在Account of Chemical Research上。研究工作得到国家自然科学基金和国家重点研发计划等的支持。
sp2c-COFs分级形貌调控示意图
“未来,创新驱动至关重要,要结合基础与应用研究,利用前沿科技推动产业升级。”11月8日,中国工程院院士、大连工业大学教授朱 11月13日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心高栋研究组等在《自然-遗传学》(Nature Genetics)上,发表了题为JAK/STAT signaling maintains an intermediate cell population during prostate basal cell fate det 11月13日,教育部召开学习贯彻落实习近平总书记给中国国际大学生创新大赛参赛学生代表重要回信精神座谈会。教育部党组书记、部长怀进鹏出席会议并讲话。教育部党组成员、副部长吴岩主持会议。 怀进鹏指出,习近平 对住宿在校的学生来说,特别是留守学生,最缺的就是陪伴。在湖北省襄阳市谷城县一所乡镇学校,为了让初中生在校能安心睡觉、吃饭和学习,校长每天都坚持陪餐、陪寝,和学生住在一栋宿舍楼,尽可能地陪在 中国教育报-中国教育新闻网讯(通讯员 张昕妍 记者 余闯)近日,北京教育科学研究院基础教育教学研究中心牵头,京津冀三地教研部门联合在京举办青年教师同课异构教学展示活动。活动深入贯彻落实全国 “师傅,您给讲讲一架无人机的留空时间是如何计算的?”“师傅,在热压舱参数的设置上还有几个问题想跟您探讨一下。”在石家庄信息工程职业学院“河北省垂直起降固定翼无人机技术与应用工程研究中 。本文链接:碳碳双键共轭共价有机框架的结晶调控与形貌构筑研究获进展http://www.sushuapos.com/show-12-4318-0.html
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