基于共价－有机骨架固定相的色谱分离应用研究进展

共价－有机骨架材料（COFs）是一类由轻质元素通过共价键形成的多孔材料,具有比表面积大、稳定性好、孔径可调、功能多样、结构可修饰等特点,在分析化学领域如样品前处理和色谱分离等方面显示出了良好的应用前景。其中COFs作为新颖色谱固定相在高效液相色谱、气相色谱和毛细管电色谱分离应用研究也逐渐引起了人们的关注。色谱分离所用COFs均具有良好的化学稳定性,但比表面积、孔径和性质各异,适用于分离不同类型的目标物如有机小分子、同分异构体和手性化合物等。该文综述了近年来以COFs为固定相的色谱分离应用研究进展,包括基于COFs的色谱固定相/色谱柱的制备及其色谱分离应用,并对其进行了展望。     

共价有机骨架材料在分离科学中的研究进展

共价有机骨架(COFs)材料是一类由有机单体通过共价键连接而成的新型多功能结晶有机聚合物,具有比表面积大、热和化学稳定性好、结构和功能可控等优点,在气体存储、药物传递、传感和催化等方面有着广泛的应用。多样的结构和丰富的官能团也使COFs在分离科学中具有巨大的应用潜力。COFs及其复合材料作为吸附剂已被用于固相萃取、磁固相萃取、固相微萃取,以及气相色谱、高效液相色谱和毛细管电色谱的新型固定相。该文综述了近3年来COFs在分离科学中的最新进展,着重介绍了COFs在水介质、食品基质、生物样本等复杂基质中样品前处理和有机分子(包括手性和异构化合物)分离等方面的研究进展,为进一步研究COFs的应用提供参考。     

共价有机框架材料在毛细管电色谱中的应用进展

毛细管电色谱(CEC)因兼具高效液相色谱(HPLC)的高选择性和毛细管电泳(CE)的高分离效率而受到越来越多研究者的关注。在毛细管电色谱中,选择合适的固定相材料对获得优异的分离效果起着十分重要的作用。近年来,多种新型材料如氧化石墨烯、蛋白质、金属有机框架(MOFs)及共价有机框架(COFs)等被作为固定相应用于毛细管电色谱领域以期获得更好的分离性能,同时拓展毛细管电色谱的应用范围。其中,COFs因具有孔隙率高、比表面积大、高稳定性、孔径可调和可设计性强等独特性质,在毛细管电色谱领域显示出了巨大的应用前景。鉴于此,本文对2016-2023年间COFs在毛细管电色谱领域的研究进展进行了综述,包括COFs毛细管电色谱柱的分类和制备方法,以及基于COFs固定相的毛细管电色谱技术在环境内分泌干扰物、农药、芳香族化合物、氨基酸及药物分离领域中的应用及分离机理等内容。最后对发展基于COFs固定相的毛细管电色谱应努力解决的问题和该技术未来的发展方向进行了分析和展望。     

共价有机骨架材料在有毒有害物质萃取中的应用进展

有毒有害物质的排放以及其可能具有的持久性和生物蓄积性,时刻危及人体健康甚至生命。因此,对环境、饮用水、食物和日用品中的有毒有害物质进行分析检测十分重要。对于复杂样品中痕量有毒有害物质的分析,样品预处理是一个至关重要的环节,直接影响分析方法的灵敏度和准确性。在有毒有害物质萃取中广泛应用的预处理技术包括固相萃取(SPE)、固相微萃取(SPME)、分散固相萃取(DSPE)、磁固相萃取(MSPE)等。在上述样品预处理技术中,吸附剂材料是最为核心的部分,它决定了预处理方法的选择性和效率。近年来,共价有机骨架(covalent organic frameworks, COFs)材料因其具有形貌结构多样、比表面积高、孔径可调、稳定性良好等优点,在样品预处理领域受到越来越多的关注。然而,COFs材料在萃取有毒有害物质方面的应用仍存在一些问题需要解决:(1)多数COFs是高度疏水的,这限制了它们在水基样品中的分散性,导致不良的萃取效果;(2)COFs材料主要依靠π-π堆积等相互作用对疏水性目标物进行高效萃取,但不利于极性有毒有害物质的萃取;(3)多数COFs材料存在合成工艺复杂、生产成本高、量产困难等问题。该文对近几年COFs材料在有毒有害物质萃取过程中的研究进展进行了总结和评述。最后,展望了COFs材料在该领域中的应用前景,为进一步研究基于COFs材料的预处理技术提供了参考。     

基于共价有机框架的色谱固定相制备及其应用研究进展北大核心CSCD

工业领域与科学研究的不断发展,使得复杂体系的高灵敏、高通量和高选择性分离分析面临新的挑战。色谱法在分离科学中发挥着不可替代的作用,已被广泛应用于环境监测、药物分析和食品安全等领域。由于载样量高、定量分析精确和重现性好等突出优势,基于多种保留机制的色谱分离技术已被应用于不同分析物的检测。固定相作为色谱柱的核心,对色谱的分离性能有着极其重要的影响。分离的选择性和效率极大程度上取决于所采用的固定相。然而,传统固定相如硅胶基质制备工艺复杂、pH适用范围窄,聚合物基质机械稳定性较差且易溶胀等缺点限制了其在分离领域的进一步应用。因此,开发高效的新型色谱固定相以满足不同情况下的分离要求是提高色谱分离效率的关键。共价有机框架(COFs)是一类由共价键连接而成的多孔晶体聚合物,具有低密度、高孔隙率、大比表面积和性质稳定等优点。这些突出优势使得COFs材料在分离分析领域具有潜在应用价值,且被认为是新型色谱固定相的理想材料。本文综述了最近5年基于COFs的色谱固定相的制备及其应用的最新研究进展,简要介绍了基于COFs的色谱固定相的制备,详细总结了基于COFs的固定相在色谱分离领域方面的最新应用,展望了基于COFs的色谱固定相的未来发展前景与趋势。     

基于共价有机框架材料的纳米体系在生物医学中的应用

共价有机框架(Covalent organic frameworks, COFs)材料是通过动态共价化学法合成的一种高度有序的多孔晶态有机聚合物。COFs材料具有密度低、比表面积大、孔隙度可调、合成路线简单多样、功能单元和结构可设计、表面及孔道易功能化、物理化学稳定性高等主要特征,在分子吸附与分离、储能、光电、传感、催化、色谱材料、水处理材料和生物医学等方面受到了广泛关注。本文重点综述近年来基于COFs材料的体系在生物检测和成像、药物输送、光学治疗和联合治疗等生物医学领域的研究进展,并总结了目前COFs材料在生物医学领域所面临的挑战和未来的发展机遇。     

引言

由于具有强大的分离能力，色谱近年来在生命科学、环境科学、天然产物等领域的复杂样品分离分析中发挥着至关重要的作用。复杂样品具有组分数目巨大、浓度分布范围宽、理化性质差异显著、时空动态变化等特点，在给色谱分离带来空前挑战的同时，也带来了前所未有的发展机遇。 近年来，我国的色谱研究呈现出良好的发展态势。在样品预处理、色谱固定相及柱技术、多维色谱、联用技术、集成化平台等方面不断涌现出新材料、新技术、新方法和新装置，为推动蛋白质组学、代谢组学、本草物质组学、公共安全、环境监测等领域的纵深发展做出了积极的贡献。近几年，我国学者发表的与色谱相关的论文数目呈持续上升趋势，已位居国际首位，部分研究方向已达到国际领先水平。     

共价有机骨架材料在样品前处理中的研究进展

共价有机骨架（COFs）是由有机单体通过共价键连接形成的二维或三维晶体多孔结构。作为一种新兴的晶体多孔材料,COFs已经在气体储存、催化、传感、药物输送等各个领域广泛应用。近年来,COFs材料由于密度低、表面积大、结构可控等优点,在分析化学方面显示出巨大的潜力。该文综述了多孔COFs及其复合材料在样品前处理中的研究应用,包括分散固相萃取、固相微萃取和磁性固相萃取等。     

引言

色谱柱是色谱分离分析的“心脏”,而色谱柱的分离性能主要由色谱固定相的性质所决定;因此,液相色谱技术的发展与色谱固定相的创新密切相关,如近年来细粒度(＜3 [WTBZ]μ[WTB4]m)固定相的研制成功为高压液相色谱(UHPLC)技术的发展奠定了基础。色谱固定相一直以来也是色谱研究领域的前沿和热点。近年来,整体柱材料、超细色谱固定相和基于介孔纳米材料的固定相等制备技术得到了快速发展,其在复杂样品的高效分离分析和样品预处理中的应用也获得了广泛的关注,并取得了重要进展。     

共价有机骨架材料设计及其在分离领域的应用

共价有机骨架(COFs)材料是由有机小分子单体通过共价键连接形成的结晶多孔聚合物。与传统的线性聚合物不同的是,COFs可以在二维和三维空间上对其骨架结构进行控制,从而合成具有高度有序的刚性多孔结构,并且能够调节骨架的化学和物理性质。这种由COF形成的纳米级孔道和空间为分子存储、释放和分离提供了理想的环境。因此它在能量储存、分离、催化等领域有着广泛的应用前景。本文综述了近年来COFs材料的研究进展,主要包括材料的合成策略及其在分离领域的应用,并对COFs材料未来的发展方向进行了展望。     

Recent advances in metal‐organic frameworks and covalent organic frameworks for sample preparation and chromatographic analysis

In the field of analytical chemistry, sample preparation and chromatographic separation are two core procedures. The means by which to improve the sensitivity, selectivity and detection limit of a method have become a topic of great interest. Recently, porous organic frameworks, such as metal‐organic frameworks (MOFs) and covalent organic frameworks (COFs), have been widely used in this research area because of their special features, and different methods have been developed. This review summarizes the applications of MOFs and COFs in sample preparation and chromatographic stationary phases. The MOF‐ or COF‐based solid‐phase extraction (SPE), solid‐phase microextraction (SPME), gas chromatography (GC), high‐performance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrochromatography (CEC) methods are described. The excellent properties of MOFs and COFs have resulted in intense interest in exploring their performance and mechanisms for sample preparation and chromatographic separation.     

亚胺类共价有机骨架材料在样品前处理中的应用

亚胺类共价有机骨架(I-COFs)是有机单体根据席夫碱(Schiff-base)反应原理缩合形成的一类新型多孔晶体有机材料.I-COFs具有骨架密度低、比表面积大、孔隙率高、单体种类丰富、孔径尺寸可控、结构可功能化、合成方法多样和物化稳定性好等优点.近年来,I-COFs已成为材料科学领域的研究前沿,并广泛用于气体吸附、...     

影响离子色谱测量准确性的因素

介绍了离子色谱测量过程中色谱条件的变化、样品前处理方法和操作过程等因素对测量结果准确性的影响,提出了相应的解决措施和校准方法.以实际样品测定为例介绍了样品前处理过程中待测组分浓度和形态的变化,对定量分析结果造成的误差及修正方法.     

多孔有机骨架材料对顺式二醇化合物富集分离的研究进展

基于在碱性环境下硼酸能与顺式二醇化合物可逆共价结合形成稳定的五元或六元环酯,而在酸性环境下环酯开环释放顺式二醇化合物这一特性,设计合成高效、高选择性、高富集性能的硼亲和材料的研究备受关注。近年来,许多研究工作者合成了各种类型的硼亲和材料,应用于高选择性富集顺式二醇化合物。金属有机骨架(MOFs)和共价有机骨架(COFs)由于具有孔径可调、高孔隙率、高比表面积、骨架结构可调和化学及热稳定性良好等特点,被广泛应用于色谱分离和样品前处理领域。为赋予MOFs和COFs材料对顺式二醇化合物的富集选择性,各种不同结构和不同种类的硼酸修饰的MOFs和COFs被合成出来。该综述主要是对近几年来80余篇源于科学引文索引关于硼酸功能化MOFs和COFs的种类、合成方法及其应用文章的总结,包括“金属配体-片段共组装”“合成后修饰”和“自下而上”的硼酸功能化多孔材料的修饰策略,以及硼酸功能化MOFs和COFs的种类,介绍了其在化学分析和生物分析领域的发展概况和应用前景,客观评价了硼酸功能化MOFs和COFs的区别和优缺点。该文旨在让研究人员能够充分了解近几年硼酸功能化多孔有机骨架材料的研究现状、掌握合成思路和方法,为其应用提供一定的理论指导和技术支撑,为加快硼酸功能化多孔有机骨架材料的商业化脚步贡献绵薄之力。     

On-line sample treatment—capillary gas chromatography

Summary Sample pretreatment is often the bottleneck of a tracelevel analytical procedure. In order to increase performance, increasing attention is therefore being devoted to combining sample pretreatment on-line with the separation technique that has to be used. In the present review, a variety of procedures in use today for sample treatment coupled on-line to capillary gas chromatography (GC) is briefly discussed. Special attention is devoted to coupled-column techniques such as SPE-GC and LC-GC (SPE, solid-phase extraction; LC, column liquid chromatography) which are topics of much current interest, also because of their frequent use in so-called hyphenated systems.     

土壤中氨基酸分析方法的研究进展

本文对土壤中氨基酸的分析方法做了较详细的评述,并针对土壤氨基酸的特点,就土壤样品的前处理(主要包括水解和纯化)及目前常用的色谱分离分析方法进行了总结(主要包括柱后衍生阳离子交换色谱、气相色谱、柱前衍生反相高效液相色谱、阴离子交换色谱-积分脉冲安培检测等方法)。     

Designing Thiophene-Enriched Fully Conjugated 3D Covalent Organic Framework as Metal-Free Oxygen Reduction Catalyst for Hydrogen Fuel Cells

The application of three-dimensional (3D) covalent organic frameworks (COFs) in renewable energy fields is greatly limited due to their non-conjugated skeletons. Here, we design and successfully synthesize a thiophene-enriched fully conjugated 3D COF (BUCT-COF-11) through an all-thiophene-linked saddle-shaped building block (COThTh-CHO). The BUCT-COF-11 exhibits excellent semiconducting property with intrinsic metal-free oxygen reduction reaction (ORR) activity. Using the COF as cathode catalyst, the assembled anion-exchange membrane fuel cells (AEMFCs) exhibited a high peak power density up to 493 mW cm⁻². DFT calculations reveal that thiophene introduction in the COF not only improves the conductivity but also optimizes the electronic structure of the sample, which therefore boosts the ORR performance. This is the first report on the application of COFs as metal-free catalysts in fuel cells, demonstrating the great potential of fully conjugated 3D COFs as promising semiconductors in energy fields.