共价有机骨架材料的合成及应用

共价有机骨架材料(Covalent organic frameworks,COFs)是有机单体通过可逆共价键连接形成的晶型有机多孔材料.自2005年首例COFs报道以来,大量新型COFs应运而生.COFs具有质量轻、密度低、结构规整、孔道结构可调、比表面积大、化学稳定性高的优势,在生命科学、环境保护和能源化工等方向具有巨大的应用潜力.由于功能化的COFs易实现不同物质在其内部的传输,目前研究人员已经成功将大量COFs应用于气体的吸附和分离与存储、催化剂、药物传递、有机电子器件和选择性分离薄膜等领域并取得了丰硕的研究成果.大量研究表明,COFs是高效存储CO2、H2和CH4的多孔材料,并且也可以作为催化剂载体,甚至可以直接作为催化剂用于催化各种化学反应.COFs的水分散度高且不会对细胞产生毒性,对布洛芬、5-氟尿嘧啶和槲皮素等药物表现出高效的负载和释放性能.2D COFs的π阵列型结构孔道高度规整,容易形成良好的载流子传导路径,可作为半导体元器件、超级电容器和质子交换膜等有机电子器件的理想候选材料.由于其高度有序且稳定的纳米孔道结构特性,2D COFs还可作为性能良好的纳滤薄膜,以高效分离溶剂中的染料分子.本文总结了COFs的各种特性并概述了COFs的结构设计、功能化和合成方法,综述了COFs在气体吸附与存储、催化剂、药物传递、有机电子器件和选择性分子筛薄膜领域的应用进展,并对其发展的新趋势进行了展望.     

卟啉基共价有机框架材料的电化学应用探究

共价有机框架材料(COFs)是一类新型的结晶多孔聚合物,具有孔隙高、活性位点丰富、框架结构可调等特点,广泛应用于催化、储能、气体吸附及光电子等领域。其中卟啉基COFs因具有独特的共轭π电子结构,可促进激发态电子的传输,因此在电催化领域有重要的应用。主要介绍了卟啉基COFs的合成策略及其在析氢反应(HER)、析氧反应(OER)、氧还原反应(ORR)和超级电容器的应用,并结合目前研究中存在的问题,提出了卟啉基COFs今后在电催化及储能领域的挑战和发展方向。     

疏水型共价有机框架的合成及应用研究进展

共价有机框架(COFs)是一种新兴的晶体多孔聚合物，因其组成多样化、孔径可调、高稳定性等优点已在很多领域表现出优异的应用前景。随着疏水材料的不断发展，疏水型COFs材料备受关注，其结构类型的设计、开发及应用研究已有相关报道。鉴于此，从C(主要包括含氟类、长链烷烃类及其他芳香烃类疏水型COFs材料)及合成策略方面综述了近年来疏水型共价有机框架相关研究进展。此外，简要介绍了疏水型COFs材料在油水分离、固相微萃取与吸附领域的应用。     

共价有机骨架聚合物(COFs)的研究进展

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。简要介绍了共价有机骨架聚合物的合成方法,最后对该领域未来发展趋势进行了展望。     

共价有机骨架材料(COFs)对Cr(Ⅵ)的吸附行为分析

以三醛基间苯三酚为一种合成单体采用水热合成法制备了两种共价有机骨架材料(TpBD COFs和MICOFs)并将其作为重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附剂考察共价有机骨架材料的吸附行为。结果表明:水热合成法成功制备了两种有机共价材料,且材料具备丰富的孔道,比表面积分别为81.461和110.500 m~2/g。对铬离子的吸附结果表明TpBD COFs、MICOFs材料的平衡吸附时间分别为20 min、10 min,静力学吸附行为均符合单分子层表面吸附的Langmuir等温吸附模型,动力学吸附行为均符合准一级动力学行为,两种材料的吸附时间短,吸附效果理想,具备将其用于废水中重金属离子富集净化的可行性。     

共价有机骨架材料的CO2捕获性能研究

共价有机骨架材料(COFs)作为一类新型的纳米多孔晶体材料,由于具有表面积大、结构多样性、永久孔隙率高和热稳定性高等优点,在CO_2捕获性能方面表现出优异的应用前景。简要介绍了COFs的合成及表征方法、描述CO_2捕获性能的物理量。综述了几类COFs对CO_2捕获性能的研究进展,如含硼类、三嗪类和亚胺类COFs,并对它们的捕获性能进行了比较和总结,指出其优点和局限性。最后对未来的研究方向和发展趋势进行了展望。     

金属有机骨架和共价有机骨架及其衍生物用于超级电容器电极材料的研究进展

金属有机骨架(MOFs)和共价有机骨架(COFs)是一系列结晶多孔材料.由于其高度有序的结构、高的表面积、可调的孔径和拓扑结构、富含氧化还原活性位点的连续骨架,MOFs和COFs及其衍生物在储能领域引起了广泛关注.为了制造高性能超级电容器电极,MOFs和COFs及其衍生物具有结构稳定性好、氧化还原活性位点丰富和电子导电...     

二维共价有机框架材料光催化和电催化研究进展

二维共价有机框架(2D COFs)具有高比表面积、孔隙可调、易于功能化和高度分散的催化活性位点等特点，有利于底物与催化活性位点接触，是理想异相催化剂，被广泛应用于光催化和电催化领域。本文从COFs结构和功能化设计策略出发，介绍2D COFs的合成方法，包括溶剂热合成法、离子热合成法、机械化学合成法、微波合成法、声化学合成法、室温合成法和界面合成法。详细介绍2D COFs催化剂在光催化和电催化领域的研究进展，包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、二氧化碳还原反应和光/电催化有机转化。最后，总结2D COFs在光催化和电催化领域面临的挑战，如有机配体成本高、难以工业化、使用牺牲剂等，并提出将光电有机合成与析氢反应或析氧反应的协同串联反应策略解决使用牺牲剂的问题。     

碳酸酐酶在地质聚合物微球表面的固定及活性表征

碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CA)是一种广泛存在于各种真核生物以及原核微生物中的含锌金属酶，可以高速催化CO₂的可逆水合反应，但其成本昂贵，且易失活、难回收，因此实际应用受到了限制。酶的固定化技术不仅可以使酶像固体催化剂一样可回收再利用，还能提高酶的稳定性，保持其高催化性能。固定化酶具有一定的机械强度和形状，可置于反应床或连续反应器中生产，且反应过程可控。本研究以绿色环保、来源广泛的矿渣为原料，以NaOH为碱激发剂，通过悬浮分散固化法制备了地质聚合物微球并将其作为载体；以戊二醛为交联剂，使用吸附-交联法成功地将碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CA)固定在地质聚合物微球上。通过酶活回收率和相对酶活来评价碳酸酐酶的固定化效率，同时利用不同的表征手段对载体与固定化酶的微观形貌、结构变化等进行了对比分析。实验结果表明，碳酸酐酶在地质聚合物微球上的最佳固定化条件为pH值8.0、反应温度30℃、固定化时间2 h、载体用量100 mg、交联剂浓度0.2%(质量分数)、交联反应时间1 h。在此条件下的固定化碳酸酐酶的酶活回收率最高可达55....     

金属有机骨架材料固定化酶的研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)凭借其较高的比表面积和孔体积、可设计和调控的孔径及结构,以及化学和热稳定性等特点,克服了传统固定化酶载体的孔径尺寸不可控、制备成本高、酶浸出、产物稳定性差等不足,近年来成为一类新型酶固定化载体.首先,本文分类总结了MOFs固定化酶的合成策略,包括后合成包装和从头合成封装(仿生矿化、共沉淀和机械化学封装);然后进一步介绍了多级孔MOFs的孔道设计策略及其固定化酶体系.这种具备分级孔道结构的MOFs用于固定化酶既可以保证酶的较高负载率,又能提高酶催化底物的扩散速率;此外,本文还介绍了MOFs共固定化多酶体系及具有类酶特性的仿生MOFs固定化酶方面的研究.MOFs特有的孔道结构可以大大缩短酶与底物之间的扩散距离,同时充分利用了酶级联反应的中间产物,可以显著提高酶催化活性;文章最后总结了MOFs固定化酶复合材料在生物传感和污染物催化净化领域的主要应用,提出了MOFs固定化酶研究中的一些瓶颈问题,以期为该材料的进一步研究和未来产业化提供借鉴和参考.     

中孔材料的研究进展Ⅱ:应用

对中孔材料在催化有机反应、高分子聚合反应、酶固定化、吸附分离以及中孔材料作为模板合成纳米材料等领域中应用的最新进展进行了综述。     

气体吸附与储存的新材料:COFs的发展及应用

共价有机框架材料(COFs)由于其良好的结晶性、多孔性、低密度、大比表面积以及易于设计和修饰的结构特点,在多个领域都有广泛的开发潜力和应用前景,特别是其气体吸附和存储性能更是引起了研究者们的广泛兴趣,已有大量文献报道。对二氧化碳、氢气、甲烷等气体分子具有特殊吸附功能的共价有机框架材料进行了归纳和总结,对其发展趋势和应用前景进行了展望。     

二维共价有机框架材料光催化和 电催化研究进展EI北大核心

二维共价有机框架(2D COFs)具有高比表面积、孔隙可调、易于功能化和高度分散的催化活性位点等特点,有利于底物与催化活性位点接触,是理想异相催化剂,被广泛应用于光催化和电催化领域。本文从COFs结构和功能化设计策略出发,介绍2D COFs的合成方法,包括溶剂热合成法、离子热合成法、机械化学合成法、微波合成法、声化学合成法、室温合成法和界面合成法。详细介绍2D COFs催化剂在光催化和电催化领域的研究进展,包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、二氧化碳还原反应和光/电催化有机转化。最后,总结2D COFs在光催化和电催化领域面临的挑战,如有机配体成本高、难以工业化、使用牺牲剂等,并提出将光电有机合成与析氢反应或析氧反应的协同串联反应策略解决使用牺牲剂的问题。     

固相力化学研磨法制备Salphen共价有机网络及其催化二氧化碳固定性能测试

采用一种完全绿色的固相力化学研磨方法制备了Salphen型希夫碱聚合物。红外光谱分析结果显示,1610 cm-1处有明显的亚胺键吸收峰;X射线衍射结果显示,2θ约5.5°处有明显的吸收峰,表明得到了具有结晶性的邻苯二胺型Salphen共价有机网络,这是首次获得Salphen型结晶性共价有机网络材料。扫描电镜和透射电镜结果表明所制备的Salphen共价有机网络具有可剥离的片层结构。同时,还具有良好的耐水解稳定性和耐酸碱稳定性。进一步通过固相力化学研磨方法将Salphen共价有机网络与金属络合后,获得分别络合了Zn、Ni、Co、Mn的M-Salphen共价有机网络,将其应用到催化二氧化碳固定的反应中,M-Salphen均具有一定的催化效率,其中Zn(Salphen)的催化效率最高,为其在绿色化学及催化领域的应用提供了参考。     

辣根过氧化物酶固定化载体材料的研究进展

酶的固定化是酶工程领域的一个重要分支,而固定化酶的性能在很大程度上取决于载体材料的性质,因此研制开发性能优异的固定化载体材料成为了固定化酶技术最为活跃的研究方向之一.辣根过氧化物酶(HRP)是一类在生物传感器、有机合成和废水处理等领域有着广泛应用的酶制剂.人们对其固定化进行了大量的研究,取得了丰硕的成果,开发出了许多性能优异的载体材料.结合固定化HRP的应用,从天然高分子材料、合成高分子聚合物、无机材料及复合材料等方面综述了HRP固定化载体材料的研究进展.结果表明,载体材料的发展能有效地改善固定化酶的性能,并在扩大其应用范围的同时还可能带来固定化酶技术上的突破.     

环氧基功能化块体SiO_2大孔材料对漆酶的固定化

采用后嫁接法在溶剂热条件下对新型块体SiO2大孔材料进行环氧基化改性,以环氧基功能化SiO2大孔材料作为载体,通过共价结合法固定化诺维信(Novozymes)工业级漆酶,对固定化条件进行了优化,研究了固定化酶与游离酶的酶学性质。结果表明,在固定化时间为4 h、pH值为4.5、初始酶液浓度为25 mg/mL时,固定化效果最好,固定化漆酶活力达到101.7 U/g;固定化漆酶的最适pH值为4.0,最适温度为50℃,其pH值稳定性和热稳定性都显著优于游离漆酶。固定化漆酶具有可重复操作的性质,与底物反应反复操作10批次后剩余活性为43.4%。     

固定化酶载体材料的最新研究进展

固定化酶作为一种生物催化剂,能在较为温和的反应条件下,高选择性、高效率地催化某些化学反应,并且不会对环境造成污染.系统地分析和综述了适用于固定化酶载体材料的优缺点、制备方法、研究进展,并预测了这些载体材料的发展前景.     

共价有机骨架储氢性能的研究进展

共价有机骨架(COFs)具有良好的热稳定性,大的表面积,高的孔隙率和极低的密度,因而显示出优异的储氢性能。重点介绍了COFs储氢性能的研究进展和目前存在的问题,提出了今后的研究重点和发展方向。     

酶固定化载体材料研究新进展

综述了近年来国内酶固定载体研究的新进展 ,介绍了纤维素及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、凝胶材料、有机合成聚合物、磁性粒子和无机材料等在酶固定化领域中的应用。给出了上述材料固定化酶的过程和优缺点及解决方法。对酶固定化用材料的发展前景予以展望。     

聚酰亚胺类共价有机骨架多孔材料的研究进展

聚酰亚胺类共价有机骨架与常规的多孔材料相比,具有较高的机械强度,良好的化学和物理稳定性以及合成的多样性以及孔尺寸的可控性,能够广泛应用于非均相催化,分离和气体储存等领域,因而有望成为一种新型的具有发展潜力的多孔材料。从聚酰亚胺类共价有机骨架中多孔材料的合成、性能等方面对近年来国内外的研究状况进行了详细的阐述,并在此基础上对该方向的前景进行了展望。