基于醌基的共价有机框架用于电催化析氧反应

将蒽醌作为构筑单元设计合成了醌基功能化的新型2,6-二氨基蒽醌共价有机框架(DAAQ-COF). 粉末X射线衍射、 氮气吸附-脱附、 红外和热重等分析结果表明, DAAQ-COF具有高的结晶度和比表面积(577 m²/g). 此外, 醌基功能化的无金属DAAQ-COF显示出高的析氧反应(OER)活性(10 mA/cm²下, 过电位389 mV, Tafel斜率135 mV/dec). 这源于引入的醌基基团有效改变了COF框架的电子结构和化学特性, 加上COF材料本身的高结晶度和比表面积, 使得反应物能更有效地与活性位点接触, 从而促进OER进程. 这些结果表明合理地设计功能化的COF材料能够进一步推动此类材料在电催化领域的应用.     

不同有机胺修饰MCM-41的CO2吸附性能和热稳定性

将乙二胺(EDA,60 g/mol)、四乙烯五胺(TEPA,189 g/mol)和两种聚乙烯亚胺600(PEI600g/mol; PEI1800g/mol)分别负载在MCM-41上制备氨基功能化介孔材料,研究其对CO₂的吸附性能和热稳定性.结果表明,除了EDA-MCM41,其他三种材料随着胺分子量增大CO₂吸附性能下降,但是热稳定性却有所提高,其中,TEPA-MCM41的吸附容量最大,达到2.7 mmol/g.同时发现,乙二胺在制备过程中随溶剂挥发而难以完全负载在MCM-41上.在纯N₂气氛和再生温度100 ℃条件下,经10次循环实验后,TEPA-MCM41的吸附能力下降了7.4%,而PEI600-MCM41和PEI1800-MCM41吸附能力保持不变,且质量变化在1%以内,表现出良好的再生稳定性.采用80%CO₂/20%N₂对吸附饱和的材料进行再生,四种材料的再生温度将提高到160 ℃以上,高分子量PEI600-MCM41和PEI1800-MCM41相比于TEPA-MCM41具有更好的热稳定性.     

三氟化硼乙醚催化合成1-(氨基甲酰基甲基)-2-烃基-3,1-苯并噁嗪类化合物

研究了三氟化硼乙醚(BF₃·OEt₂)催化2-(N-取代氨基甲酰基甲基氨基)苯甲醇与醛的反应,发展了合成取代3,1-苯并噁嗪类化合物的方法,通过该方法合成了一系列新型结构的1-(氨基甲酰基甲基)-2-烃基-3,1-苯并噁嗪类化合物。 对于这类反应BF₃·OEt₂比三甲基氯硅烷(TMSCl)和四氯化锡(SnCl₄)的普适性更广,它能有效催化这类反应,而后二者却不能。 探讨了TMSCl和SnCl₄不能催化2-(N-取代氨基甲酰甲基氨基)苯甲醇与醛反应的原因。     

具有超高阳离子染料去除能力的磺酸功能化球形共价有机框架

通过三醛基间苯三酚(TFP)与2,2′-联苯胺二磺酸(BDSA)的席夫碱反应, 合成了β-酮烯胺连接的磺酸功能化球形共价有机框架(TFP-BDSA COF). 所得阴离子型TFP-BDSA可迅速吸附如亚甲基蓝(MLB)、 结晶紫(CV)和罗丹明B(RhB)等阳离子染料, 而对如甲基橙(MO)和荧光素钠(FS)等阴离子染料则难以吸附, 该COF可实现基于电荷模式的阴离子、 阳离子染料的分离. TFP-BDSA对阳离子染料的吸附动力学均遵循拟二级吸附动力学模型, 吸附过程符合Langmuir吸附模型, 其对MLB, CV和RhB的最大吸附容量分别高达1116, 1429和1638 mg/g. 与其它COFs材料相比, TFP-BDSA对CV和RhB的吸附容量最高. 该工作可为开发功能COFs材料实现对废水中有机污染物的快速吸附和有效去除提供参考.     

阳离子共价有机框架对水中非甾体药物的强化去除

以三醛基间苯三酚(TFP)和溴化乙锭(EB)为单体, 在溶剂热条件下合成了一种二维β-酮烯胺类阳离子型共价有机框架(COF)材料. 所得TFP-EB COF呈现出良好的结晶度、 高的比表面积和丰富的溴化乙锭单元, 故可将其应用于水中非甾体抗炎药(NSAIDs)的去除.阳离子TFP-EB COF对双氯芬酸钠(DCF-S)和对氨基水杨酸钠(PAS-S)两种非甾体抗炎药表现出高的吸附能力和快的吸附动力学, 其饱和吸附容量分别可达350.4和145.3 mg/g. 而采用TFP与4,4'-二氨基联苯(BND)在类似条件下合成的中性TFP-BND COF则表现出较差的吸附性能, 其对DCF-S和PAS-S的饱和吸附容量分别仅有59.7和13.6 mg/g. TFP-EB COF的吸附性能比TFP-BND COF更优异, 这主要归因于TFP-EB COF孔道中存在的大量阳离子EB单元与NSAIDs中的羧基间存在强烈的静电作用. 此外, 竞争离子干扰和循环再生实验表明阳离子型TFP-EB COF在NSAIDs污染物的去除方面具有良好的应用前景.     

铁基纳米材料功能化及对水中汞离子的去除

在水体重金属污染中,汞污染问题日益严峻,已成为全球性环境问题之一。近年来,纳米FeS_x、Fe₃O₄、Fe等铁基材料凭借优越的吸附性能以及比表面积优势,受到研究者的广泛关注。对铁基纳米材料进行稳定化、官能团改性之后可以增强纳米粒子的分散度,为汞离子提供更多的吸附点位,进一步加强对水中汞离子的去除效果。本文重点阐述了纳米FeS_x的稳定化、Fe₃O₄等铁基材料的巯基化（-SH）、氨基化（-NH₂）等功能化改性方法及对Hg的去除;总结了功能化铁基纳米材料对水中Hg的去除效果和影响因素;探究了功能化铁基纳米材料去除水中汞的机理;最后展望了铁基功能化纳米材料处理水体汞离子的发展方向。     

一个基于5-(3-氨基-吡啶-4-基)-间苯二羧酸和桨轮状[Cu2(COO)4]簇的rtl-金属有机骨架材料的合成及其CO2选择性吸附性质

利用新配体5-（3-氨基-吡啶-4-基）-间苯二羧酸（NH₂-H₂L₁）,我们成功设计、合成了一例氨基功能化的柱-层型rtl-MOF,SNNU-Bai65。与原型MOF（SYSU）对比,极性官能团氨基对孔表面的功能性修饰和对孔道的分割使得SNNU-Bai65经活化后展现出更好的CO₂/N₂和CO₂/CH₄的选择性CO₂吸附性能。     

UMCM-1-NH2的后合成修饰及在制备β-氨基醇反应中的应用

采用后合成修饰(PSM)技术将水杨醛锚装到UMCM-1-NH₂上, 得到席夫碱功能化的多孔金属-有机骨架化合物UMCM-1-NH-Sal, 在该化合物孔道内的席夫碱N、 O原子上螯合铜离子得到UMCM-1-NH-Sal-Cu催化剂, 并用核磁共振氢谱(¹H NMR)、 X 射线衍射(PXRD)、 热重分析(TG)、 N₂ 吸附-脱附等手段对催化剂进行了表征, 将其用于催化有机胺和环氧化物的开环反应制备β-氨基醇, 结果表明该催化剂具有良好的催化效果.     

阴离子功能化大孔树脂用于二氧化硫的多位点高效捕集

提出了一种针对大孔树脂阴离子功能化的新策略并合成了一系列阴离子功能化大孔树脂[IRA-900][An],在20 ℃和101.3 kPa的吸附条件下实现了对SO₂的超高吸附容量(> 10 mmol·g^-1)。和常规唑基阴离子功能化大孔树脂相比,聚咪唑基硼酸阴离子功能化的大孔树脂[IRA-900][B(Im)₄]在低压条件下仍然展现了卓越的SO₂捕集能力。吸附实验发现,[IRA-900][B(Im)₄]在10.13 kPa和20 ℃的低压环境中能够保持10.62 mmol·g^-1的超高SO₂吸附量。通过红外谱学研究以及密度泛函理论(DFT)计算来进行吸附机理探究,发现聚唑基硼酸阴离子[B(Im)₄]具有独特的正四面体构型,从而打破了阴离子上N负位点之间的电子流动和共轭效应。在[IRA-900][B(Im)₄]捕集SO₂过程中,阴离子连续和SO₂分子发生化学相互作用时,吸附焓变无明显下降。因此,一个[B(Im)₄]阴离子能够提供四个有效的作用位点和SO₂发生化学吸附作用,从而在低压条件下,[IRA-900][B(Im)₄]仍然实现了超高的SO₂捕集能力。此外,我们对阴离子功能化大孔树脂[IRA-900][B(Im)₄]在低压条件下对SO₂吸附的循环稳定性做了探究。结果发现,在20 ℃和10.13 kPa的吸附环境中以及70 ℃的脱附条件下,[IRA-900][B(Im)₄]展现了良好的循环稳定性,具有极大的工业应用价值。最后,这种阴离子功能化的策略以及多位点捕集方法对实现烟气环境中SO₂的高效捕集开拓了新的思路。     

一种高比表面积共价有机框架材料的合成及药物缓释性能

合成了一种具有较高比表面积(S_BET=1804 m ²/g)的新型二维共价有机框架(COF)材料(JUC-516), 并将其应用于模拟人体体液(SBF)中模拟动物体内的药物缓释, 取得了较理想的效果. 通过Materials Studio模拟、 粉末X射线衍射(PXRD)、 N₂吸附-脱附分析、 扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶变换红外光谱(FTIR)等方法表征了所得COF材料的结构, 证实JUC-516是一种基于AA堆积hcb拓扑、 具有高结晶度和球状形貌的共价有机框架材料.     

取代基结构对螺旋聚乙炔高效液相色谱手性固定相对映选择性分离性能的影响

基于(S)-2-乙炔基吡咯烷、炔丙胺和炔丙醇合成了5种乙炔基单体——(S)-N-对氯苯基氨基甲酰基-2-乙炔基吡咯烷(I)、(S)-N-对氯苯甲酰基-2-乙炔基吡咯烷(Ⅱ)、N-对氯苯基-N’-炔丙基脲(Ⅲ)、N-炔丙基氨基甲酸对氯苯酯(Ⅳ)和N-对氯苯基氨基甲酸炔丙酯(V);通过Rh(nbd)BPh₄催化的配位共聚合反应制备了单体Ⅰ分别与单体Ⅱ～Ⅴ构成的光学活性螺旋共聚物——Ⅰ₅₀-ran-Ⅱ₅₀、Ⅰ₈₀-ran-Ⅱ₂₀、Ⅰ₉₅-ran-Ⅲ₅、Ⅰ₉₅-ran-Ⅳ₅和Ⅰ₉₅-ran-Ⅴ₅.研究了共聚物的结构和组成对旋光性质的影响,并用高效液相色谱评估了其作为涂敷型手性固定相对9种标准底物的对映选择性分离性能.研究结果表明,Ⅰ₈₀-ran-Ⅱ₂₀的光学活性最佳,表现出优于其他共聚物的手性识别性能,对安息香(...     

氨基硫脲修饰卟啉基聚合物的制备及对CO2和Hg2+的吸附

利用四苯基卟啉和三种酰基化交联剂(草酰氯、对苯二甲酰氯和均苯三甲酰氯)经Friedel-Crafts酰基化反应,制备了卟啉基聚合物中间体,进一步用氨基硫脲与之发生席夫碱反应,得到了氨基硫脲修饰卟啉基聚合物.结果发现,聚合物的交联结构使其具有高比表面积和丰富的超微孔,显示出优异的CO₂吸附(138 mg/g,273 K,10⁵ Pa)及CO₂/N₂选择性.同时,聚合物表面氨基和硫脲的引入使得其对Hg²⁺的吸附量可达311.0 mg/g,吸附机理也证实了N和S对Hg²⁺的配位作用.     

芴基共价三嗪骨架聚合物的室温合成和取代基效应研究

高效合成和功能性基团的引入是当前有机微孔聚合物材料研究的热点. 采用强质子酸催化的腈基三聚环化反应, 室温合成制备了一系列带有不同取代基的芴基共价三嗪骨架聚合物(FCTF1～FCTF3), 系统研究了取代基的变化对所得材料光学性能、多孔性能及CO₂吸附能力的影响. 其中乙基取代的聚合物FCTF2具有最高的BET比表面积(621 m²/g)和CO₂吸附能力(1.8 mmol/g, 273 K/1.1 bar). 该研究有助于加深对有机微孔聚合物结构与性能关系的理解, 对该类材料的分子设计有借鉴意义.     

β-酮烯胺类手性共价有机框架的合成及在毛细管气相色谱中的应用

利用2,4,6-三羟基-1,3,5-苯三甲醛(Tfp)和(S)-2,5-双(2-甲基丁氧基)对苯二甲酸二酰肼(Mth)作为单体, 通过席夫碱反应合成了新型的β-酮烯胺类手性共价有机框架(COF)材料TfpMth COF. 采用粉末X射线衍射、 红外光谱、 热重分析及氮气吸附-脱附等手段对制备的TfpMth COF粉末进行了表征, 结果表明其具有良好的结晶度、 高的孔隙率和优异的热稳定性. 基于此, 以该COF为新型固定相采用原位生长法制备了TfpMth COF键合毛细管柱, 成功分离了一系列直链与支链的烷烃和醇类, 以及苯/环己烷、 乙苯/苯乙烯混合物. 该结果为β-酮烯胺类COF在色谱分离中的应用提供了新思路, 也为研究新型气相色谱固定相提供了参考.     

氨基功能化SBA-15的直接合成及其对CO_2的吸附性能研究

通过直接法合成了氨基功能化SBA-15介孔材料。使用X-射线粉末衍射法(XRD),N2吸-脱附,透射电子显微(TEM)等技术对氨基功能化材料进行了表征。实验结果表明:当反应原料中nAPTES/(nAPTES+nTEOS)≤0.20时,APTES功能化的材料都具有典型的介孔SBA-15结构;但当nAPTES/(nAPTES+nTEOS)≥0.225时,由于氨基对SBA-15结构的副作用导致SBA-15介孔结构坍塌。在氟离子辅助合成下可以获得高含量氨基(反应原料中nAPTES/(nAPTES+nTEOS)的比值为0.25)功能化的SBA-15材料,且此材料中的介孔孔径和BET比表面积都较大。CO2吸附结果表明,随着反应原料中APTES含量提高,所合成的材料对CO2的吸附量相应增加,同时在101kPa和25℃下,通过氟离子辅助合成的材料对CO2的吸附量远远优于无氟离子辅助合成材料的。本研究还对后嫁接法和直接合成法获得氨基功能化SBA-15介孔材料的优缺点进行了讨论。     

具有电子转移路径的金属化氮化碳选择性再生NADH和光酶偶联CO2还原(英文)

将CO₂转化为燃料和化学品被认为是缓解能源危机的一种有效策略.受自然光合作用的启发,光酶偶联结合了光催化和酶催化的优点,在绿色生物制造中具有较好的应用前景.铑(Rh)络合物是选择性再生还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(M-NADH)的关键介体,其固定化可以提高体系的可持续性,并有效缩短电子传递路径,因而受到广泛关注.本文制备了联吡啶功能化的金属化氮化碳(PCNRhbpy₄),用于光酶偶联催化CO₂还原.首先以双氰胺为前驱体,通过两步退火法制备氮化碳(PCN),再与5,5’-二氨基-2,2’-联吡啶(DABP)进一步热缩合,然后锚定[Cp*RhCl₂]₂获得PCNRhbpy₄,并通过透射电镜、扫描电镜、粉末X射线衍射、紫外可见光吸收光谱、瞬态表面光电压和荧光发射光谱等进行表征.结果表明,合成的PCNRhbpy₄材料具有掺杂石墨烯结构,且通过残余的末端联吡啶结构均匀地固定了Rh络合物.以PCNRhbpy₄作为光催化剂实现了...     

二环戊二烯基二芳基铪化合物的研究

Rausch等报道由二环戊二烯基二氯化铪与五氟苯基锂在低温、乙醚中按下式反应,得到含σ-碳-铪键的二环戊二烯基二(五氟苯基)铪:(η⁵-C₅H₅)₂HfCl₂+2C₆F₅Li→(η⁵-C₅H₅)₂Hf(C₆F₅)₂+2LiClSamuel等用同样反应合成了二环戊二烯基二苯基铪.     

纳米银粒子在氨基注入氧化铟锡玻璃基体表面的高密度吸附

研究了纳米银（AgNPs）在氨基注入氧化铟锡（ITO）薄膜表面的吸附.通过氨基注入的疗法得到了氨基功能化的ITO表面（NH₂/ITO）,并将纳米银直接吸附在NH₂/ITO上得到纳米银修饰NH₂/ITO基体（AgNPs/NH₂/ITO）.使用傅里叶红外光谱、X射线光电子能谱、原子力显微镜、扫描电镜、紫外可见光谱和电化学方法对AgNPs/NH₂/ITO制备过程进行了表征.结果显示纳米银可在NH₂/ITO表面高密度地吸附,并且纳米银有良好的电化学活性.这种不借助于有机连接分子吸附纳米银的方法为制备纳米银修饰材料提供了新的选择.     

基于双锂法的炔基功能化热塑性弹性体的合成

苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段聚合物(SIS)是目前广泛使用的一种热塑性弹性体(TPE)材料, 建立高效、 精准、 普适的SIS功能化方法一直是提高TPE材料性能的关键. 首先, 利用双烯单体与单官能度引发剂的反应合成了双官能度的双锂引发剂; 然后采用双锂引发法, 以炔基功能化单体封端, 高效合成了α,ω-端炔基官能化SIS聚合物. 采用叔丁醇锂作为异戊二烯聚合段的调节剂, 叔丁醇钾作为苯乙烯聚合段的调节剂, 合成了低乙烯基结构含量(5.8%)、 窄分子量分布(<1.17)的SIS三嵌段聚合物; 再向SIS三嵌段聚合物中一步加入炔基官能化的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物进行封端, 以高于90%的收率高效合成了α,ω-端炔基官能化SIS三嵌段模块聚合物, 借助炔基的高效点击反应, 实现了功能化及拓扑化TPE材料的制备.     

四乙烯五胺修饰介孔硅胶吸附CO2性能的研究

采用浸渍法将四乙烯五胺(TEPA)负载到介孔硅胶(SG)上,制备了一系列胺功能化的CO₂吸附材料(TEPA-SG).利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)和N₂吸脱附等分析方法对样品进行了表征,并在固定床反应器中考察了TEPA负载量、吸附温度对CO₂吸附性能的影响,同时通过添加不同质量分数的聚乙二醇(PEG)考察了羟基对吸附性能及再生性能的促进作用.结果表明,当TEPA负载量为40%(质量分数)、吸附温度为70 ℃时,TEPA-SG的吸附量高达2.21 mmol/g;PEG的加入改变了氨基与CO₂的相互作用机理,当TEPA与PEG的质量比为3:1,总负载量为40%时,CO₂的吸附量为2.70 mmol/g,且经过10次吸脱附循环实验后,CO₂吸附量仍保持在2.66 mmol/g,表现出较好的循环稳定性.Clausius-Clapeyron方程计算得该过程的等量吸附热为30~40 kJ/mol,且随吸附量的增大等量吸附热逐渐减小,表明TEPA30/PEG10-SG吸附剂表面存在能量不均匀性.