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浙江大学开发出“可逆缩聚-终止反应”用于定制共价有机框架材料

更新时间:2019-10-09 09:36

  

共价有机框架材料(Covalent Organic Framework,COF)是一种纳米多孔聚合物,可广泛应用于催化、分离、能源、传感等领域,但COF结构尤其是微纳尺度形貌的调控极具挑战。

浙江大学王文俊教授和刘平伟研究员研究团队开发了一种定制COF材料的新聚合方法——可逆缩聚-终止反应(Reversible Polycondensation-Termination, RPT)。该方法通过在缩聚体系中引入两种单官能团竞争剂,动态可逆地“终止”/“启动”缩聚反应,降低了缩聚速率,实现了动力学控制的(不可逆)聚合过程向热力学控制的转变(图1,A)。利用该方法,研究人员制备得到了结晶度大幅提高、形貌可控的COF微球、中空纤维和纳米薄膜等热力学稳定的产物(图1,B-G)。

论文第一作者王崧博士提到:“我们已在多个COF合成体系中验证了RPT方法可有效提高COF产物的结晶性和比表面积,因此其具有一定的普适性。”利用RPT法还可在金属、陶瓷、聚合物等不同基底材料的表面生长宏观尺寸大小、结构有序的COF薄膜,例如该研究团队在铜盘管微反应器内壁生长了一层连续的COF薄膜,用于负载钯纳米粒子,制得的微反应器具有更高的催化能力;还在高反射石墨基底表面直接生长了厘米尺寸的COF薄膜,制得了可用于气体快速光学检测应用的薄膜传感器。通讯作者刘平伟研究员认为RPT方法未来有望用于形貌和结构更复杂的COF材料的制备,并推广应用到其它类似的缩聚反应体系。该研究报告已发表于《Matter》杂志。

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