亚胺键连接的共价有机骨架材料的合成及其分析应用研究

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yoyomai19781022
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共价有机骨架材料(Covalent Organic Frameworks,COFs)是一种使用有机配体通过强共价键连接从而制备得到的新型多孔有机晶体材料。COFs的显著特征是,它们在结构上可预先设计,在合成上可控制,在功能上可调控。COFs材料由于具有规则的结构,可通过预先设计调控的功能,使得其在气体储存,光电应用,催化以及化学传感等方面有着巨大的潜力。本论文中基于溶剂热法,使用氨醛缩合反应合成了一系列由亚胺键连接而成的二维COFs材料,对于合成的COF的性质以及其在分析应用方面进行了如下研究:1.COFs的合成有很多的可选配体类型,结合相应的拓扑设计理论可以合成出种类繁多的COFs。亚胺COF大多都是以溶剂热法合成,通过调节反应时的各种条件从而得到高结晶度的COFs材料。以3,3’,5,5’-四醛基联苯作为醛基配体,分别使用长度有序增加的苯二胺,联苯胺和4,4’二氨基三连苯作为氨基配体合成了一系列具有不同孔结构的亚胺COF。通过观察PXRD图谱的主峰强度来对COF的合成条件进行优化,同时运用理论模拟计算与实际样品测试结果相结合的方法验证了合成的COF为具有两种不同孔径的二维COF,且当使用的氨基配体长度增加时,合成的COF性质呈现规律性变化。2.COFs材料的一个显著特性就是可修饰性,在合成之后对以已合成的COF进行修饰,或者在合成前对配体进行修饰,都能使得COF具有预先设计得到的功能基团。在前述所合成COFs材料的基础上,以5,5’-二氨基-2,2’-联吡啶作为氨基配体,使用溶剂热法合成了一种新型二维亚胺COF。进一步对该材料的合成条件进行了优化,对其性质进行了表征,该COF材料具有良好的结晶性,较好的热稳定性以及较大的比表面积。因为吡啶基团的引入,使其具有一定的荧光性质,当加入小分子赖氨酸(Lys)时,其荧光发生淬灭,淬灭率可达84.5%,且荧光淬灭程度与Lys的浓度在30μM-100μM的范围内具有良好的线性。3.二维COF材料在合成之前,通过预先设计配体的几何形状及相关的拓扑图,可以获得具有所需要的结构的COFs。然而现在所报道的大部分二维亚胺COF均为氨基与醛基比例1:1的条件下合成的,这提高了配体的反应完全程度以及得到COFs的成功率,但同时也限制了COFs配体之间的组合的可能性。运用3+4的配体组合策略合成了一种新型二维亚胺COF材料:使用具有四个氨基基团的四苯基氨基苯和三个醛基基团的三(4-甲酰苯基)胺作为配体,使用溶剂热法合成了具有不饱和氨基的二维亚胺COF,通过实际样品的表征测试以和软件模拟相结合的方法确定了其结构。该COF在结晶性,热稳定性以及比表面积都有着良好的表现。运用色氨酸对该材料具有的特异性荧光增强作用,将其运用于色氨酸的荧光检测中,线性范围为25μM-200μM。
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