共价有机框架材料的带隙调控及光化学应用

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ivan888111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
太阳能是一种具有战略意义的可持续能源,对太阳能进行合理有效地开发和利用是解决当今能源短缺、环境污染危机的重要措施。科研人员对太阳能的利用主要体现在光能到电能的转化、光能到热能的转化和光能到化学能的转化三个方面。其中光-化学转化备受化学研究者关注。近年来,大量的无机半导体、有机半导体及杂化材料被设计、合成并应用于光催化反应或光动力治疗,取得了重要的研究进展。目前,光-化学转化涉及的反应包括能源方面较为关注的析氢反应、碳中和背景下的二氧化碳还原、光催化有机转化反应、有机污染物的降解以及癌症治疗研究中的光动力治疗等。这些应用也激励着科学家设计、开发新型的具有高光活性、可回收和低成本的材料。共价有机框架材料(COFs)材料是目前研究的热点材料之一,COFs通常具有高的结晶性质、高比表面积以及优异的光、热稳定性等优点。并且可以预先设计、选择单体来制备功能化COFs。具备光活性的COFs一般具有较宽的光吸收范围来捕获光子,较窄的带隙来促进电子跃迁,同时长程有序的结构也有利于光生电子与空穴的迁移,以减少复合损失。D-A型COFs的设计策略可有效促进框架内的电子转移过程,收缩带隙并获得宽的光吸收范围。因此,通过对框架中给体与受体单元合理地设计,可有效调控材料的带隙与能级,实现具有光活性COFs的制备。本文工作主要通过直接设计D-A型COFs或后修饰强吸电子单元两种策略来制备基于亚胺键电子供体-受体型COFs,并将其应用于光化学研究:(1)选择给电子型芘单元与强吸电子的苯并噻二唑单元通过溶剂热法构建了D-A型TPPy-PBT-COF。该COFs具有高的比表面积、高的结晶性质、宽的光吸收范围以及较小的禁带能级。基于其优良的光化学及光物理性质,我们将其应用于太阳光照射下地需氧交叉脱氢偶联反应,并取得了86%的催化产率,并可实现克级原料的高效转化。(2)通过控制原料比例,我们将纯给电子型COFs(TPB-DMTP-COF)预留醛基缺陷,然后将预留醛基与强吸电子型双氰基茚二酮单元反应得到D-A型的COFs。相较于未修饰的COFs,后修饰D-A型COFs吸收发生明显的红移(红移约200 nm),其带隙也显著减小,从而有利于光驱动下的催化或生物学应用。使用活性氧探针进行光动力实验和共聚焦显微镜观察都能发现修饰后的D-A型COFs在光照下有活性氧的产生,后将其应用于细胞活死实验发现该COFs具有忽略不计的暗毒性以及较好的杀死癌细胞的能力。
其他文献
注意对驾驶员的安全驾驶至关重要,调查显示注意分散已经成为导致机动车交通事故的主要原因之一。驾驶时的注意分散包括:认知注意分散,视觉注意分散以及操作注意分散。前人研究发现,认知注意分散将导致驾驶员的目光集中在道路中央,随着认知负荷的增加,驾驶员将难以获取周边环境信息。同时有研究发现,任务性质能够引导个体形成期望,进而形成注意定势。因此,当任务性质引导个体产生对周边信息的期望时,是否能够改善处在认知注
学位
随着对多媒体学习研究的不断深入,研究者发现情绪在多媒体学习中扮演着重要的角色,对探究影响多媒体学习效果的因素,逐渐从最先单一的认知视角跨越到对认知与情绪的共同关注。近年来,在多媒体学习领域已经开展了一系列有关情绪对多媒体学习影响的研究,并证实了情绪确实是影响多媒体学习的一个重要因素。但在国内外的诸多研究中对情绪如何影响学习却没有得出一致的结论,有的研究认为积极情绪会促进学习,消极情绪会阻碍学习;有
学位
<正> 铁心质量的重要指标,是做成铁心的损耗与硅钢片原有损耗的比值K。 K不仅决定于铁心的结构,而且在很大程度上依赖于制造工艺水平。工艺先进,K=1.2~1.3;工艺落后,K=1.6=2。 1.铁心制造的工艺程序
期刊
民国时期,演讲作为一种新兴的文明传播手段和语言表达方式,与学校、报章一起,并称为“传播文明三利器”(1)。对于学校、报章与新文化的关系,中国现代文学研究界已有充分研究,唯独忽视了“三利器”之一的演讲。在“三利器”中,演讲辞创作比学校和报章更接近文学,却没有引起中国现当代文学研究界的足够重视。作为“传播文明三利器”之一的大学,既是现代思想传播前沿阵地,也是演讲发生的重要场所。民国时期的大学校长,既是
学位
近些年来随着我国经济的不断发展,资本市场越来越活跃,股权质押也随之快速发展。但股权质押快速发展的同时也带来了一定的隐患,近些年来爆发的平仓事件以及股权质押导致部分企业控制权转移等风险给资本市场带来了不稳定的因素。因此,通过对我国上市公司股权质押案例进行研究,分析股权质押所产生的风险并给出相关的建议,对我国企业股权质押的发展具有一定的意义。首先,本文对研究背景和意义进行了阐述,对股权质押的相关文献和
学位
手性羧酸广泛存在于天然产物和药物分子中,也是重要的有机合成中间体。近年来,布洛芬、萘普生等手性羧酸类药物的市场需求不断增大,其高效合成方法受到有机合成化学家和制药企业的极大重视。目前,国内仍有大部分制药企业采用传统的外消旋体化学拆分法获得光学纯手性羧酸,该方法步骤繁琐,产率较低,耗费大量有机溶剂,三废排放严重,而原子经济性更高,环境更友好的不对称氢化方法过分依赖稀有贵金属催化剂,且需要使用易燃易爆
学位
能源短缺和环境污染已经成为现代经济的两大问题,发展可持续、可再生、低碳的能源取代煤炭、石油、天然气等传统能源,是解决这两个问题的关键。最常见的绿色能源包括太阳能、风能、水能等,然而,像太阳能和风能这样的能源是间歇性的,它们很难在需要的时候生产和释放。最近,氢气作为可再生和可持续的替代能源之一而受到关注。电化学分解水可以生产出高纯度的氢气,因此成为了最有潜力的制氢技术。电解水过程涉及两个半反应,即阴
学位
报纸
肝星状细胞(HSCs)是组成肝脏的重要成员,在受到刺激活化后分泌大量的活性分子,调控肝脏内的生理和病理过程,在维持肝脏内部稳态中发挥至关重要的作用。当前研究表明,在肝癌发生发展过程中,异常的活化肝星状细胞(a HSCs)能够增强肝脏的免疫抑制能力,使肝癌细胞发生免疫逃逸,从而削弱了肝癌免疫治疗疗效。然而,a HSCs如何调控肝癌细胞免疫逃逸的详细分子机制仍不清楚。考虑到HSCs的活化过程伴随着脂质
学位
共价有机框架(covalent organic frameworks,COFs)是一类以有机小分子为构筑单元、通过共价键组装而成的新型晶态多孔聚合物材料,也被称为“有机沸石”。高度有序的孔道结构、良好的化学稳定性和可调的功能等优点,使得COFs材料在多相催化、吸附分离、生物医用等领域均展现了巨大的应用前景。然而,研究最为广泛的亚胺型COFs材料是基于动态共价键策略组装而成,往往存在化学稳定性差的缺
学位