Ved brug af smeltepolymerisation til fremstilling af robuste kovalente organiske rammeskum

Adsorptionsbaserede (f.eks. gas- eller væskemolekyler) separationsteknologier har vist unikke økonomiske og miljømæssige fordele i specifikke applikationer. I industrielle applikationer kræver ideelle højeffektive adsorbenter ikke kun høj adsorptionskapacitet/selektivitet, men også god bearbejdelighed, cykling og mekanisk stabilitet. Det er således nødvendigt at samle adsorbenterne til højstabile monolitter (f.eks. kugler, membraner, aerogeler osv.). For nylig har COF'er, som en spirende klasse af avancerede adsorbenter, vist mange opmuntrende præstationer i adskillige adskillelsesfelter. Imidlertid lider de fleste af de avancerede COF-adsorbenter stadig af problemer såsom lav bearbejdelighed (for det meste eksisterer som mikrokrystallinske pulvere), mangel på stabilitet (for det meste bygget af de reversible bindingsbindinger) og vanskeligheder med skalerbar syntese. Derfor er det af stor betydning at skabe nye strategier til at producere meget robuste COF-monoliter (f.eks. porøse skum) til praktiske anvendelser.

Smeltepolymerisationsmetoder anvendes ofte til fremstilling af lineære polymerer. Da både monomerer og polymerer er i smeltet tilstand, er det let at behandle og forme direkte. Inspireret af dette introducerede Zhangs gruppe fra Nankai University først "smeltepolymerisation"-strategien i COFs-syntese. Ved at tilsætte benzoesyreanhydrid som flusmiddel blev der udviklet en "et-trins termoformning"-metode til fremstilling af en række olefinbundne COF-skum. Dette skyldes, at fluxen fremmede monomererne til at danne et eutektikum, som langsomt krystalliserede ved opvarmning og til sidst størknede til dannelse af højkrystallinske COF-skum (densitet så lav som 0,23 g/cm ³ ).

Denne metode kan ikke kun øge krystalliniteten og porøsiteten af ​​de rapporterede COF'er, men kan også producere nye COF'er, som ikke kan opnås ved de traditionelle solvotermiske metoder. For eksempel blev en ny olefin-bundet COF (NKCOF-12) med ultra-mikroporer (0,58 nm) syntetiseret for første gang ved denne metode. Disse opnåede skum viser fremragende bearbejdelighed og mekaniske egenskaber, som er egnede til adsorption og separation.

De olie-vand-selektive adsorptionseksperimenter viste, at disse skum opnåede højeffektiv olie-vand-separation (op til 99% fjernelseseffektivitet) med let genanvendelse og ultrahøj genanvendelighed (mere end 100 cyklusser). Desuden blev NKCOF-12 med den mindste porestørrelse blandt alle rapporterede formørkede stabling 2-D COF'er konstrueret. NKCOF-12 tilskrives dens regelmæssige ultramikroporøse kanal (0,58 nm) og berigede bindingssteder, og har fremragende C₂ H₂ /CO₂ separationsydelse med højere C₂ H₂ renhed (99,3%) end benchmarkmaterialerne. Dette arbejde giver ikke kun mulighed for konstruktion af COF-skum via smeltepolymerisation, men fremmer også udviklingen af ​​COF'er til praktiske anvendelser betydeligt. Resultaterne er offentliggjort i Science China Chemistry .

Ny undersøgelse kaster lys over design af heterogene katalysatorer til selektiv kuldioxid-fotoreduktion