【摘 要】
:
共价有机框架(COFs)因其可预设计的组成、可调控的拓扑结构以及开放的有序孔道等特点而受到人们的广泛关注,这类晶态材料在气体吸附与分离、能量存储、光电器件、传感器等方面有着巨大的应用价值和前景。除了硼酸类以及芳香氰类化合物可以通过自缩聚的方式形成规整网络结构之外,COFs一般是由两种或者两种以上的构筑模块通过共缩聚的方法得到。由于不同的构筑模块之间的性质差异,特别是溶解度的差异,导致高结晶度的CO
论文部分内容阅读
共价有机框架(COFs)因其可预设计的组成、可调控的拓扑结构以及开放的有序孔道等特点而受到人们的广泛关注,这类晶态材料在气体吸附与分离、能量存储、光电器件、传感器等方面有着巨大的应用价值和前景。除了硼酸类以及芳香氰类化合物可以通过自缩聚的方式形成规整网络结构之外,COFs一般是由两种或者两种以上的构筑模块通过共缩聚的方法得到。由于不同的构筑模块之间的性质差异,特别是溶解度的差异,导致高结晶度的COFs通常只能在特定比例的混合溶剂体系中合成。然而,合适的溶剂体系往往需要进行大量的溶剂筛选工作才能得以确定,这就增加了COFs的合成难度,限制了其快速发展。此外,COFs的结晶性还与反应温度、反应时间、催化剂等因素息息相关,所以传统共缩聚方法得到的COFs的再现性也较差。因此,降低COFs对合成溶剂的依赖性并提高其再现性是亟待解决的难题。基于此,本论文做了以下四个方面的研究:一、提出了“二合一”分子设计策略,设计并合成了以芘为核,同时含有两个氨基和两个醛基的双官能团“二合一”分子BFBAPy,并用于Py-COF的构筑。结果表明,高结晶度和大比表面积的Py-COF不仅可以在邻二氯苯和正丁醇的混合体系中制备,还可以在四氢呋喃、二氯甲烷、氯仿等至少八种单一溶剂体系中成功合成,而传统共缩聚的Py-Py COF只能在均三甲苯和苄醇的混合体系中得到。这说明“二合一”策略显著降低了COFs材料对合成溶剂的依赖性。此外,高质量的Py-COF薄膜可以在硅片、玻璃及氧化铟锡等基底上生长,并可用作钙钛矿太阳能电池的空穴传输层。二、基于“二合一”分子设计策略,合成了三个以四苯基苯为核心的异构双官能团分子(p-TetPB,m-TetPB和o-TetPB)并用于构筑异构COFs。从几何角度而言,p-TetPB和m-TetPB都可以通过自缩聚形成双孔道的kgm拓扑和单孔道的sql拓扑,而o-TetPB由于取代基的位置限制导致其只能形成菱形孔的sql拓扑。实验结果表明,从这三个“二合一”异构单体出发,通过调控合成溶剂的方式可定向地合成出五种异构COFs。异构COFs的孔道差异能够在高分辨透射电子显微镜下直接观察。这种由异构单体到异构COFs的转化丰富了COFs材料的复杂度,也为异构COFs的设计合成提供了新思路。三、设计合成了两个臂长不等的“二合一”分子BFBAEB和BFBAEPy,并用于COFs的构筑。高结晶度的BFBAEB-COF和BFBAEPy-COF也可以在多种单一溶剂体系中成功制备。并且发现当双官能团分子的取代基臂长不一致时,更倾向于形成双孔道的kgm结构。与之形成鲜明对比的是,当使用臂长不等的氨基单体和醛基单体通过传统[4+4]共聚法合成对照样COFs时,只能得到单孔道的sql框架或者无定形的产物。此工作为双孔道结构COFs材料的选择性构筑指明了方向。四、基于萘核构筑出两个臂长不等的双官能团分子p-Naph和m-Naph,合成了两个kgm拓扑的异构COFs,通过PXRD、氮气吸附测试结合理论计算确定其晶态结构。得益于“二合一”策略的独特优势,p-Naph-COF和m-Naph-COF也能在多种溶剂体系中成功制备。但是由于两个小分子取代基位置的微小差异,两个异构COFs的孔道结构略有不同,它们的光学带隙和瞬态光电流性质也有一定的差异。这一结果表明,通过“二合一”构筑基元取代基位置的调控可以实现异构COFs的制备及材料性质的调节。
其他文献
在当前产业数字化转型升级的背景下,职业教育数字化转型升级势在必行。职业教育人才培养需要从侧重专业基本操作能力培养,转变为数字技术技能及创新实践能力培养。本着职业教育是面向技能培养的实践教育这一核心特点,以实践教学改革为立足点,探索分析了数字化转型过程中,实践教学改革需要更新转型的几个方面,并提出了具体措施。
近十几年来,由于二维材料具有诸多新奇的光学、电学、热学和力学性质,引发了人们对其研究的极大兴趣。众多新概念、新原理和新功能的二维材料器件相继被提出,对微纳电子领域的发展产生了革新性的影响。二维材料具有原子级厚度,存在很强的场效应和光电效应,在下一代超薄电子和光电子器件中具有很强的应用潜力。尽管最近二维材料器件取得了长足进步,但要使其实际应用,还有许多问题需要探索和解决。研究二维材料堆叠器件中的量子
随着计算机科学和多媒体技术的发展,传统的二维显示技术越来越难以满足人们在日常生活、工作以及娱乐等方面的需求。三维显示技术在真实感和交互性上的优越表现,使其逐渐成为极具发展前景的下一代多媒体技术之一。目前,3D视频已经被广泛应用于教育、医疗、娱乐等诸多领域中,为用户提供身临其境的视觉感受。作为3D视频的升级版,自由视点视频允许观看者在感受3D视觉效果的同时,在一定范围内自由地选择观看视点,从而提供更
随着多旋翼无人机作业环境复杂性和任务种类多样性的不断增长,保证其系统在复杂环境下进行自主导航飞行已经成为相关技术的重点研究方向。为提升系统对未知复杂环境的适应性与作业能力,本文重点围绕多旋翼无人机系统的自主运动规划与控制问题开展研究。论文主要内容如下:首先,考虑复杂环境下多旋翼无人机的自主导航飞行问题,论文提出了一套完整的系统设计方案,其平台利用机载感知设备获取状态量测,通过状态估计系统对多源量测
电阻抗成像技术(Electrical Impedance Tomography,EIT)是一种无损可视化成像技术,具有安全、实时、低成本、便携等优势,在工业检测与医学检测领域备受关注,尤其在肺部实时监控与病理检测方向具有巨大潜力。然而,应用电阻抗成像到实践的过程中需要解决一系列问题。为推进EIT技术从理论研究走向临床应用,本文针对EIT技术的四个核心问题展开研究:1.针对EIT数据质量问题开展可靠
2022年初,全国教育工作会议提出“实施教育数字化战略行动”,党的二十大也明确提出“推进教育数字化”,教育全面数字化转型步入快车道。教师作为实施教育数字化战略行动的重要力量,其数字素养的水平必将成为我国教育数字化转型健康发展的关键因素。文章从数字素养的提出及国内外发展布局出发,结合对2023年2月教育部正式对外发布的《教师数字素养》行业标准的解读,从国家、学校、教师三个层面6个方面对教师数字素养提
对于普遍进入中后期开采阶段的陆上油井,油井产出液主要为低流量高含水的油气水三相流。传统流量计对低流量混合液的流量测量具有一定的局限性。目前,20 mm内径的集流型测井仪器在低流量油井测量中得到广泛应用。分散气相和油相在连续水相中存在复杂的相互作用,这导致混合流体的流动结构和流动参数呈现典型的非对称分布特性。上述油井开采条件和混合流体流型结构特点为油井油气水三相流产出剖面测井带来巨大挑战。论文研究工
灵敏度高、易于实现、能够远距离实时检测的长周期光纤光栅在近些年已经成为光纤传感领域的研究热点之一。但是基于单模光纤本身结构的局限性,普通的长周期光纤光栅在传感领域难以取得更高的突破。而少模长周期光纤光栅可以实现高阶纤芯模和包层模的耦合,因此其具有不同于单模长周期光纤光栅的传感特性。本论文主要通过高阶纤芯模和包层模耦合形成的少模长周期光纤光栅进行多参量检测:通过采用涂覆增强的手段来提高折射率传感性能
教育数字化转型是当前教育改革的热点,也是未来教育创新的发展趋势。新兴技术与教育的深度融合,给教师职业带来新机遇的同时,也使教师面临新挑战,不可避免地给教师带来工作负担加重的风险。在教育数字化转型背景下,教师面临技术焦虑、技术异化以及角色迷茫等新型负担风险。应警惕数字化转型带来的教师“增负”问题,并从政策引导支持、提升教师数字素养、制定教师减负清单、优化智能教育装备等方面纾解教师负担。
层析成像作为一种快速响应的物场分布可视化过程检测技术在具有多种介质分布特点的多相流过程中有很大的应用潜力。现有的层析成像图像重建方法主要是基于近似的线性模型,对介质分布与边界测量数据间的非线性关系不能准确描述,很难从本质上改善重建图像的质量。近年来受到广泛关注的深度学习方法,具有对数据分层表征、不同变量间非线性建模、自动挖掘与提取特征等特点,为解决工业水平气水两相流层析成像图像重建中介质分布与边界