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。     

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。     

共价有机框架(COFs)材料的结构控制及其在环境化学中的应用

近年来,共价有机框架(COFs)材料因其稳定的结构、高比表面积、大孔隙率、可修饰结构和易于功能化而受到了科学家们的广泛关注。通过控制COFs材料的孔径、形状和链接方式以及后合成修饰,功能性COFs材料在气体储存分离、传感器和药物传输等领域发挥了越来越重要的作用。尤其在环境化学领域,COFs材料的研究和应用已成为一热门课题。本文综述了COFs材料的结构控制、分类以及在环境污染物检测和去除中的应用,包括对重金属离子、放射性核素、有机污染物和气体污染物的吸附和催化等。通过改变构筑单体的大小和形状、引入特殊官能团和活性位点等方法,可以增强污染物与COFs材料的相互作用(氢键相互作用、π-π相互作用和范德华力等),使COFs材料在环境领域应用中有优异的表现。本文最后展望了COFs材料在环境领域的应用前景和今后的研究方向,希望能为该领域的研究提供参考。     

形貌可控的共价有机骨架材料的合成与应用

共价有机骨架(COFs)作为一种新型晶体多孔材料,在分离富集、催化、药物释放、光电等领域引起了广泛关注。COFs材料的结晶度和形貌决定了其应用。本文综述了不同形貌COFs材料,如：球形、薄膜状、棒状、管状、纤维状、带状、棒状、辊状、笼状等的合成方法和应用,提出存在的问题及解决办法,并展望其应用前景。     

原位配体功能化策略制备共价金属有机骨架促进其析氢反应

新型多孔材料在诸多领域具有广阔的应用前景,其发展引起了研究者较大关注.在过去的十年中,大量的先进多孔材料被设计并应用于不同领域.其中,共价有机骨架(COFs)和金属有机骨架(MOFs)材料由于具有结构多样、孔隙可调以及功能多样等独特性质,得到了广泛研究.为了有效地结合各个组分的优点以获得最优性能,科研工作者投入了大量的...     

共价有机框架材料在多相催化领域的研究进展（英文）

共价有机框架(COFs)材料是近年来在拓扑学基础上发展起来的一类新型有机多孔聚合物,是有机单体通过可逆共价键连接而形成的晶型多孔材料,具有拓扑结构"可设计"、比表面积大、结构规整、孔道均一、孔径可调节以及易于修饰和功能化等优点.与金属有机框架材料(MOFs)相比,由于COFs是以共价键连接形成空间网络结构,具有较好的热稳定性和化学稳定性,又被称为"有机分子筛".COFs的构筑单体为有机小分子,有机小分子来源广泛而且种类繁多,使得构筑单体多样化,便于通过构筑单体来调控目标材料的结构和功能.自2005年首次报道以来,COFs以其独特的结构和优越的性能,吸引了广大科研工作者的极大兴趣,对其结构设计、可控合成、结构解析以及功能探索成为了研究热点,在气体吸附与分离、光电材料等领域展现出了广阔的应用前景.特别是在催化领域,由于COFs材料的多孔性、敞开的孔道结构、良好的稳定性以及易于修饰的特点,采用COFs作为催化剂以及催化剂载体受到了人们普遍的关注.作为催化剂,COFs可分为本征型催化剂和负载型催化剂.本征型催化剂的设计方法是基于"自下而上"策略将催化活性中心嵌入材料骨架之中;负载型催化剂的设计方法是以COFs为载体,通过后修饰方式负载金属颗粒或离子来构建多相催化剂.本征型COFs催化剂是在分子水平上引入催化活性中心,具有活性位点均匀分散、数量可控的特点,而且COFs规整均一的孔道结构有利于底物的传质,也为择形催化提供了可能;负载型催化剂通过后修饰方式引入催化活性中心,由于COFs以共价键连接,催化剂稳定性较高.COFs载体具有较大的比表面积,使得催化活性位点分散性好,也有利于底物与催化活性位点的结合.本文综述了COFs作为多相催化剂在催化领域的发展状况,按照COFs引入催化活性位点的类别,如单催化位点、双催化位点以及负载的金属纳米粒子进行了细致的阐述,重点讨论了COFs催化剂的设计理念、制备方式、功能化策略、材料的稳定性、催化活性以及选择性等内容.此外,对COFs作为光催化剂以及电催化剂方面的研究也进行了详细的介绍.最后,我们讨论了COFs在未来催化领域所面临的问题及挑战,并展望了COFs在超分子催化以及酶催化等方面的应用前景.     

共价有机骨架聚合物(COFs)的应用研究进展

共价有机骨架聚合物(COFs)是一类结晶微孔聚合物,具有优异的孔性质、高的热及化学稳定性和大的比表面积,在气体储存、催化、光电材料等诸多领域中有重要的应用前景,已成为国内外的研究热点。本文主要综述了共价有机骨架聚合物对氢气、甲烷、二氧化碳等气体的吸附与储存,并介绍了共价有机骨架聚合物近几年在非均相催化、光电材料、重金属离子吸附、光催化制氢等方面的应用所取得的重要进展。文章最后总结了当前共价有机骨架聚合物遇到的一些问题,并对该领域未来发展趋势进行了展望。     

基于共价有机框架的电化学生物传感器在生物样品检测中的应用

共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks, COFs)是一种具有纳米级结构有序性的二维或三维有机结晶材料, 具有高度周期性和可修饰性等结构优点. 基于COFs制备的电化学生物传感器具有灵敏度高、特异性强、重复性好等特点, 在检测生物样品方面具有广阔前景. 本综述简要概述了COFs的合成方法与策略、电化学生物传感器的介绍与分类以及COFs在电化学生物传感检测生物样品领域的应用. 最后本综述对COFs材料在生物传感领域的技术瓶颈与未来的发展方向进行了总结与讨论.     

手性共价有机框架材料的研究进展与应用

共价有机框架材料(covalent organic frameworks, COFs)是一类是由各种有机小分子单体通过共价键有序连接而成的有机多孔材料.手性是一种在自然界中普遍存在的现象,手性化合物在医学、药学、农业等方面有重要应用.近几年,手性COFs引起了广大科研工作者的注意.手性COFs由于具有永久多孔、隧道型孔道、结构可预测、结构稳定、可循环利用等特点,在手性催化、手性分离等领域具有广泛的潜在应用.合成手性COFs材料的一种方案是通过各种不同的手性构筑单元直接连接而成,所以通过设计不同结构的手性构筑单元和合成具有功能性基团的手性单体可以得到结构多样的手性COFs材料.手性COFs材料的另一种合成方案是利用后修饰的方法将金属粒子或者有机小分子修饰到手性COFs骨架上从而对结构进行功能性调控.     

共价有机框架材料催化研究进展

共价有机框架材料（COFs）是一类具有高比表面积、高孔隙率、高结晶度的结构多样性多孔材料.由于COFs具有可设计性、易功能化的特点，可通过“自上而下”或者后修饰策略将具有催化活性的官能团或金属颗粒嵌入到材料骨架当中，从而设计出高效催化剂.COFs已逐渐在多相催化及其它催化领域展现出非常大的应用价值.本文综述了COFs作为催化剂载体在多种催化反应中的合成策略与应用，对COFs催化剂的现状进行了总结与展望，同时指出该领域面临的问题与挑战.     

基于低共熔溶剂的多孔有机框架材料合成及其在固相萃取中的应用北大核心CSCD

本文综述了低共熔溶剂(DES)在多孔有机框架材料(POFs)中金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)合成方面的应用,以及这些新型材料在固相萃取领域的潜在应用。DES作为环保绿色溶剂,不仅用于MOFs和COFs的制备,还在特定情况下作为结构导向剂,对框架的结构和性能产生重要影响。通过合适的DES配方,研究人员能够调控MOFs和COFs的晶体结构、孔径和表面性质,从而获得性能卓越的材料。MOFs和COFs因其具有较大的比表面积和丰富的活性位点,在固相萃取中展现出卓越的吸附能力和选择性,能够有效地从复杂样品中富集目标分析物。研究证明,基于DES的MOFs和COFs在环境分析、食品检测和生物样品分析等领域具有广泛的应用潜力。尽管基于DES的MOFs和COFs在固相萃取领域仍处于初级阶段,但其高效富集和高选择性等特性为实际应用提供了良好前景。未来的研究应继续深入探索基于DES的合成方法,以制备更多性能卓越的MOFs和COFs,并深入研究其在各个领域的应用潜力。这些努力有望将这些新型材料应用于商业化的固相萃取方法中,为分析化学领域带来新的发展机遇。     

共价有机框架稳定性提高及其在放射性核素分离中的应用

共价有机框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)是一类通过可逆反应制备的具有长程有序结构的晶态有机多孔聚合物，因其良好的耐辐照性、结构可设计性及可功能化特点有望在放射性核素高效吸附及作用机理探讨中发挥作用。但连接键可逆性降低了COFs的化学稳定性，本文系统地综述了COFs化学稳定性提高(包括连接键可逆性的降低、合成后可逆连接键向不可逆转化及连接键周围疏水环境构建)、晶型调控(包括合成条件、二维COFs层内共平面及层间堆叠作用力的影响及无定形聚合物结晶化)、功能化方法和其在放射性核素分离富集方面中的应用。通过增强COFs骨架的强度，引入特殊的功能化官能团或改变单体大小通过尺寸匹配效应来增强放射性核素离子与COFs的相互作用，并就COFs在该领域应用前景和研究方向进行了展望。     

多羰基共价有机骨架在二次电池中的应用

共价有机骨架(covalent organic frameworks, COFs)是一类由构建单元通过共价键连接形成的新兴晶体多孔材料。凭借超高的孔隙率、规则的一维通道、稳定的骨架结构和出色的结构可设计性等特点,COFs被认为在二次电池中极具应用前景。本文综述了含有多羰基构建单元的COFs(multi-carbonyl COFs, Mc-COFs)材料在不同金属离子二次电池中的研究进展,对Mc-COFs作为电极材料和固态电解质材料面临的挑战进行了概括,并且详细介绍了电池性能的提升策略,最后对Mc-COFs在二次电池领域的发展方向进行展望。     

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。     

共价有机框架材料在吸附领域的研究进展

共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks,COFs)是由有机结构单元通过共价键连接的具有期性结构的多孔化合物。共价有机框架材料具有永久的孔隙、高的比表面积、可调的孔径、易于功能化和高的水热稳定性等优点,广泛应用于许多领域。本文总结了COFs目前主要的合成方法,介绍了COFs在吸附领域的应用和发展。最后,文章指出未来的研究重点是发展更多有机反应和键连方式,合成具有高度稳定性和结晶度、成本低廉的功能性材料。     

二维金属或共价有机骨架材料的制备及其化学与生物传感应用

随着人们对以石墨烯为代表的二维（2D）纳米材料不断深入与扩展研究,近些年来,以2D金属有机骨架（metal-organic frameworks,MOFs）和共价有机骨架（covalent organic frameworks,COFs）为代表的2D骨架材料引起了人们浓厚的研究兴趣和广泛关注.与其它的中孔或微孔的纳米材料相比,这些有机骨架材料提供了均一的纳米尺寸的孔,并且相较于石墨烯,2D有机骨架材料可以预期性地设计和组装功能化的结构单元,如羧基、氨基、羟基等基团可以通过多样的化学反应人为可控地接枝到骨架上,这些优点有望使2D有机骨架材料成为新一代提高传感界面灵敏度和稳定性的功能材料.本篇综述分别对2D MOFs和COFs进行简单的概述,总结目前以“自下而上”和“自上而下”两种制备2D MOFs和COFs纳米材料的方法并对其做出简单的点评,介绍（2D）MOFs和COFs材料在化学传感和生物传感方面的应用,讨论了2D MOFs和COFs在传感应用中的潜质和关键性问题,并对未来2D MOFs和COFs的应用前景做出了展望.     

共价有机框架材料应用进展

共价有机框架材料(COFs)由C、H、N、O等轻质元素组成,是一种通过共价键连接的晶型材料。近十年来发展迅速,受到研究人员的密切关注。COFs具有良好的稳定性、低密度、规则有序的孔道结构、结构的可预测性和可设计性等优点,被广泛应用到吸附、催化、储能、生物传感器和荧光识别等重要领域,但其存在合成困难、合成方法有限等问题。文章回顾了COFs材料的发展背景,选取吸附、催化、储能这三个方面的应用进行详细说明,分析COFs材料能被应用到这三个领域的原因,列举最新的研究成果,并阐述了COFs与特定分子结合在不同条件下应用的机理,总结各领域应用的异同,分析在应用中存在的主要问题。最后,对于COFs材料自身以及在应用中存在的问题提出针对性的建议。     

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、...     

共价有机框架材料在光催化领域中的应用

共价有机框架(COFs)材料是有机构筑基元通过共价键连接而形成的晶态有机多孔材料. COFs具有孔道结构规整、 及比表面积高等特点, 被广泛地应用于气体储存与分离、 催化、 传感、 储能及光电转化等领域. 将具有可调吸光能力的有机构筑基元引入到COFs中, 可使其展现出强大的光催化潜力. 近年来, COFs在光催化领域中发展迅猛. 本文总结了COFs在光催化产氢、 光催化二氧化碳还原、 光催化有机反应以及光催化污染物降解等方面的研究进展, 并展望了其在光催化领域的应用前景.     

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。