离子热法合成二维共价有机框架材料及其电化学性能
2021-12-02刘笑梅任瑞鹏吕永康
刘笑梅, 杨 帆, 任瑞鹏, 吕永康
(太原理工大学 煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西 太原 030024)
共价有机框架材料(COFs)是指通过强共价键将有机构筑单元巧妙连接形成的一类新型多孔有机材料[1-2]。2005年,Yaghi等[1]首次合成共价有机框架(COF-1和COF-5),标志着COFs材料的出现。由于其高的比表面积、孔径规整、高稳定性、扩展的π共轭骨架及具有高度排列的多孔结构等优点,被广泛应用于催化[3-4]、气体吸附分离[5-6]、质子传导[7-9]、储能[10-11]等多个领域。到目前为止溶剂热法是COFs材料最主要的合成方法之一,但由于存在反应条件苛刻,耗时长,溶剂用量大及有机蒸汽污染等缺点,难以实现COFs材料的规模化制备,为解决这个问题,研究者们对COFs的合成方法进行深入研究,开发了离子热法[12-13]、微波辅助法[14-15]、机械研磨[16-17]等合成方法。离子液体(ILs)是一类完全由离子组成且在室温下为液态的化合物,是一种具有蒸汽压低、宽液程、不可燃和对许多无机物与有机物有特殊溶解性等特点的绿色溶剂,可用于取代强挥发性和有毒的有机溶剂[18]。此外,离子液体被广泛用于分子筛[19]和金属有机骨架材料(MOFs)[20-22]等晶体材料的合成。离子热法是在离子液体中进行的一种合成方法。目前利用离子热法合成COFs[23-25]的例子较少。 2018年,裘式纶等[23]首次使用1-丁基-3-甲基咪唑鎓双((三氟甲基)磺酰基)亚胺([BMIm][NTf2])作为绿色溶剂和催化剂简单快速合成一系列3D COFs(3D-IL-COFs)。江东林等[25]尝试不同离子液体作为介质合成具有高孔隙率和有序通道的介孔TFPPy-PDA-COF和微孔TFPPy-PyTTA-COF,研究结果表明两者具有去除水中污染物双酚A(BPA) 的能力。……
