醛基COF單體是構建共價有機骨架聚合物(Covalent Organic Frameworks,簡稱COFs)的重要組成部分。COFs是一類以輕元素C、O、N、B等通過共價鍵連接構建,經熱力學控制的可逆聚合形成的有序多孔結構的晶態(tài)材料。醛基COF單體,特別是含有醛基(如-CHO)的有機分子,在COFs的合成中扮演著關鍵角色。
醛基COF單體是指分子中含有醛基官能團,能夠與其他單體(如含有氨基的單體)通過縮合反應形成COFs的有機分子。這類單體通常具有較高的反應活性,能夠在溫和的條件下與其他單體發(fā)生共價鍵合,形成穩(wěn)定的COFs結構。
1、構建多孔材料
醛胺連接:通過醛胺連接反應與氨基COF單體結合,形成亞胺鍵(-C=N-)連接的COFs。例如,均苯三甲醛和對苯二胺可以合成COF-LZU-1,這種材料具有較高的結晶度和穩(wěn)定性。
拓撲結構:醛基COF單體的結構對所得COFs的拓撲結構有重要影響。例如,采用D3h對稱性六節(jié)點醛基單體與C3對稱性三節(jié)點氨基單體,可以首c報道具有二重穿插的ceq拓撲結構的三維COF材料(3D-ceq-COF)。
2、催化應用
異相催化:所合成的COFs可作為催化劑載體應用于異相催化領域。例如,將醋酸鈀負載到COF-LZU1的層間距中,可用于Suzuki-Miyaura偶聯反應的催化。
空間優(yōu)勢:構成的COFs在催化反應中顯示出優(yōu)異的性能,這與其獨t的三維網絡結構和暴露的芳香環(huán)有關。這些結構特點提供了更多的活性位點和吸附位點,增強了催化效果。
3、提高氣體存儲能力
高效氣體吸附:合成的COFs在氣體吸附及儲存方面展現出了高的潛能。例如,3D-ceq-COF雖然比表面積不高,但對CO2、CH4、H2等氣體的吸附表現出色。
吸附位點:這些材料的優(yōu)勢吸附位點和吸附焓通過密度泛函方法進行了計算,揭示了其高效吸附的微觀機制。
4、光電轉換
半導體性質:所合成的COFs具有良好的光電性質,使其在光電轉換領域有廣泛應用。這些材料的光學帶隙可以通過選擇不同的構筑單元進行調控,從而實現對光電性能的優(yōu)化。
能量存儲:COFs的高比表面積和化學穩(wěn)定性使其在能源存儲及轉換領域具有重要應用,如儲氫和超級電容器。
5、定制合成化學
功能化多樣性:在合成時可通過選擇不同類型的醛基和氨基單體,實現對COFs的功能化設計。目前已有超過150種醛基單體用于合成各種功能的COFs。
生物應用:還可以設計成具有生物相容性的COFs,用于藥物遞送和生物成像等領域。例如,一種含異環(huán)境孔道結構的COF(DEG-HEP-COF)在親/疏水雙抗生素聯合遞藥中展現了顯著效果。