共价有机骨架的同时合成和固定
共价有机框架 (COF) 是一种多功能材料，由通过共价键连接在一起的互连有机分子组成。这些框架可以以二维或三维 (3D) 形式构建，具有低密度、高表面积和易于调节特性的独特组合。在各种类型的COF中，亚胺连接的COF由于其优异的热稳定性和化学稳定性以及广泛的单体起始材料而引起了广泛的关注。
然而，传统的COF本体合成方法通常会产生不溶于常见有机溶剂的粉末，这给后续的成型和固定在基材上带来了挑战。虽然替代制造方法(例如将块状 COF 剥离成纳米片、采用新颖的界面以及使用独立薄膜模板)克服了这一限制，但它们通常涉及多个步骤并产生低质量的 COF 结构。
最近，由东京工业大学(Tokyo Tech)的 Shinsuke Inagi 教授领导的日本研究小组开发了一种合成和固定高质量亚胺基 COF 的新方法。他们的工作于 2023 年 6 月 9 日在线发布，并作为“热点论文”发表在Angewandte Chemie 国际版 期刊上。
“所提出的方法利用通过在有机电解溶液中电化学氧化 1,2-二苯肼 (DPH) 产生的电生酸 (EGA) 作为 COF 合成和固定在电极表面上的催化剂。它充当强布朗斯台德酸，促进胺和醛单体(亚胺基 COF 的组成部分)之间的缩合反应，形成共价键网络，”Inagi 教授解释道。
由于 DPH 具有低氧化电位和释酸特性，该团队选择 DPH 作为 EGA 来源，并使用 1,3,5-三(4-氨基苯基)苯 (TAPB) 和对苯二甲醛 (PDA)。通过采用电位扫描方法进行电解，他们成功地在浸入硝基甲烷的氧化铟锡电极上获得了薄膜状COF沉积。TAPB-PDA COF 薄膜具有高结晶度和孔隙率。此外，它们的厚度可以通过调节电解时间来控制。
研究人员还将他们基于电化学的方法扩展到其他结构的合成，包括基于三嗪的 COF 和 3D COF。
总之，Inagi 教授强调了所提出方法的未来潜力。 他强调说：“它消除了传统 COF 合成中通常所需的长反应时间、高温和路易斯酸催化剂的需要，使其环境友好。” “此外，将 COF 薄膜直接固定在电极上对于基于 COF 的应用很有前景，特别是在功能改性电极和传感材料中。”
我们当然希望这种创新且可持续的合成方法将产生更多新颖的功能材料!
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