close

共價有機框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一類新型的晶態多孔有機聚合物，近年來引起廣泛關注。可逆反應通常被認為是合成結晶COFs的必要條件。然而可逆反應生成的可逆共價連接化學鍵穩定性較差，使COFs難以在實際應用環境中長時間保持晶態的多孔框架結構。因此，開發新型有機縮合反應合成具有穩定共價連接的COFs對於拓展COFs結構和功能的多樣性，並拓展其應用至關重要。

　　利用亞胺的化學活性，蔡亞岐研究組巧妙地通過多組分Doebner反應構建了亞胺衍生4-羧酸喹啉連接的QL-COFs。Doebner反應具有可逆-不可逆順序的反應歷程，通過芳醛、芳胺和丙酮酸的三組分一鍋反應和亞胺COFs的合成後修飾均可成功構建高結晶度、高孔隙度的QL-COFs。此方法不需要特殊的有機單體設計，理論上能夠推廣到絕大部分已報道的亞胺COFs中。材料表徵發現，4-羧酸喹啉連接的QL-COFs具有良好的穩定性，能夠耐受強酸強鹼等。此外，相比於對應的亞胺連接COFs，QL-COFs的孔徑發生收縮，高密度羧基的分布顯著提升了QL-COFs的親水性。基於上述特點，蔡亞岐研究組與王軍研究組合作，用QL-COFs對商品化剛玉陶瓷納濾膜管進行修飾，製備了QL-COF膜材料。納濾實驗發現，QL-COF膜對分子尺寸大於其孔徑1.4 nm的有機分子均可實現99%以上的截留率，尺寸排阻效應是其主要的分離機理。同時，QL-COFs良好的親水性使納濾膜表現出了高達850 L m-2h-1MPa-1的水通量，QL-COF納濾膜性能穩定且能夠耐酸耐鹼。電驅動的陽離子納濾篩分實驗表明QL-COF膜對大尺寸陽離子Oct4N+、Dodec4N+同樣能夠實現高效納濾截留。

圖a：Doebner反應合成4-羧酸喹啉結構的反應機理；圖b：通過Doebner反應分別以一鍋法和合成後修飾法構建4-羧酸喹啉連接的QL-COF-1/2。

　　該研究為新型穩定連接COFs的設計合成提供了新思路，同時為開拓COFs的應用提供了新參考。

　　該研究得到了國家自然科學基金項目和國家重點研發計劃項目的資助。

文章鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-30319-2

arrow
arrow
    全站熱搜
    創作者介紹
    創作者 鑽石舞台 的頭像
    鑽石舞台

    鑽石舞台

    鑽石舞台 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()