共价有机框架材料(COFs)在多相催化中的应用
2021-08-19卢媛媛谭伟强马雨欣柴会宁
化学研究 2021年4期
关键词:催化剂
卢媛媛, 谭伟强, 马雨欣, 柴会宁
(青岛理工大学 环境与市政工程学院, 山东 青岛 266033)
随着全球资源的减少以及环境问题的日益严重,选用更加廉价且绿色的原料、提高催化反应效率、减少副产物的生成及资源浪费、促进可回收利用等,对可持续发展与绿色化学是非常重要的,其中开发新的多孔催化材料尤为关键。
在广泛研究的多孔材料中,活性碳[1-3]和金属氧化物[4-6]通常具有较低的比表面积,而大多数沸石咪唑酯框架(ZIFs)[7-9]和金属有机框架材料(MOFs)[10-12]在反应溶剂中表现出较差的稳定性。共价有机骨架材料(COFs)是一类由轻质元素通过共价键连接而成的多孔有机材料,自2005年YAGHI课题组[13]成功合成出首例COF以来,该类材料在近十几年间得到极为迅速的发展。从二维拓扑结构演变到具有三维立体结构的COF[14],多样的空间构型和巨大的孔隙度使其应用范围更加广泛。
2008年KUHN等[15]首次通过离子热法合成了共价三嗪骨架CTF-1,这类含三嗪基团的COF材料往往富含氮原子以及与金属配位的孤对电子,这使其更易于与金属配合物结合,从而得到稳定的非均相催化剂。此外, 相比以往硼酸酐/硼酸酯类COF和席夫碱类COF,CTF基材料的孔体积和稳定性都有了极大的提高。2009年该课题组[16]又将CTF的构筑单元—腈类单体做了进一步的扩展,其中包括功能性结构单元噻吩、吡啶和联吡啶等,这为COF材料的功能多样化创造了条件。同年,COOPER课题组[17]提出可通过微波法快速合成二维和三维COFs,该方法比溶剂热法快200多倍,且得到的产物仍有良好的物理化学特性。……
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