COFs在半导体材料、调节器器、混合气体存储和提取部分有了稳定的适用前途,但其在质子减压反射膜部分的适用有待于进一大步的宇宙探索。近些年前来,质子减压反射膜在然料电池充电中含了无可被忽视的能力,普遍的质子减压反射膜为Nafion膜,而Nafion膜的成本预算较高,有效率低,所有搜寻新的用作板材首当其冲。
MOFs也快速可用作质子传导电流膜,但其普遍存在易淀粉水解、热比较稳定差、型成高密度膜难等的影响而的限制了它的软件应用。COFs非常易基本功能化,存在非常好的的固定性分析和需加工性等优点和缺点,这使其在质子交流膜的适用上存在极大的有潜力。
在本本职工作方面,诗人通过三级甲等医院酰基间苯三酚(Tp)和4,4'-偶氮二苯胺(Azo)或4,4'-二氨基二苯氯乙烯(Stb)互相的Schiff碱化学反应聚合COFs(Tp-Azo和TP-Stb)。两类COF对开水、强氧化剂性和偏碱导电介质兼有较高的稳固性,夹杂磷酸后,Tp-Azo在水(σ=9.9×10−4S cm−1)和无水心态(σ=6.7×10−5 S cm−1)中其都具有比较的质子牵张反射的性能。该好文章以“Phosphoric Acid Loaded Azo (-NN-)Based Covalent Organic Framework for Proton Conduction”为题刊出在J. Am. Chem. Soc.上(2014,DOI:10.1021/ja502212v)。
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图一:(a)4 - [(E)-苯基-重氮基]苯胺磷酸二氢盐的晶状体框架(b)Tp-Azo和Tp-Stb的炼制提示图。
将Tp(63 mg,0.3 mmol)与Azo(96 mg,0.45 mmol)或Stb(128 mg,0.45mmol)mri容解在二甲基乙酰胺(DMAc)和邻二氯苯(DCB)(V=1:1,共3mL)有机溶剂中,那么过程第三次急冻晾干-抽正空-冻解三种具体步骤,其后于120℃下负压密封隔绝恒温性比较好放在3天。如果,将获得的的代谢物过滤装置使用二甲苯洗條,机械泵下150℃干燥的12h能够。
图二:(a)Tp-Azo(蓝)和Tp-Stb(绿)还有模拟训练堆叠成分的PXRD图谱,(b)FTIR光谱分析,(c)Tp-Azo(蓝)和Tp-Stb(绿)和Tp-Azo聚合物(红)的13C谱。
图三:(a)伴随H3PO4质量浓度的曾加,Tp-Azo的的紫外光-可以看到光谱仪的的变化,(b)H3PO4治理事后,Tp-Azo和Tp-Stb的 31P CP-NMR,(c)HCl整理(红)和煮沸整理(蓝绿色)过的Tp-Azo及其原状的Tp-Azo(蓝)的PXRD,(d)HCl治理(红)和水煮开治理(橘黄色)过的Tp-Azo各种原有的Tp-Azo(蓝)的BET,(e)HCl净化处理(蓝)过的和原创的Tp-Stb(绿)的PXRD,(f)HCl治疗(蓝)过的和原创的Tp-Stb(绿)的BET
50 mg Tp-Azo和Tp-Stb各自在20 mL热开水、酸(9 N HCl/1.5 M H3PO4)和碱(3-6 N NaOH)中浸水7天,泡发完了Tp-Azo和Tp-Stb凸显出较好的不稳性和晶体性,但Tp-Stb在磷酸治理 后,其孔洞率有些减小,这是这在于Tp-Azo中的偶氮基团适于质子化以及会稳固平起平坐阴离子如磷酸或磷酸二氢盐,而Tp-Stb的沉淀性比不上Tp-Azo,成分中的孔道不透亮。
与此同时,H3PO4具有着较高的质子导电率(10−1 S cm−1),蒸发性低(>15 8°C),其质子迁出率高的主要是因素是结构的中所含3种可电离的0-H键。如此我将哪一理念软件到COF中,合出偶氮产品子导电COFs。
图四:(a)COFS中H3PO4夹杂的原理图图,PA@Tp-Azo在(b)无水和(c)水水平下的质子导电率,(d)PA@Tp-Stb在含水分状况下的质子导电率,(e)PA@Tp-Azo在水分含量环境下的Arrhenius身材曲线。
TGA浅析表述,TP-Azo的载酸量(5.4wt%)少于TP-Stb(2.8wt%),己经检测法了Tp-Azo和Tp-Stb、PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb的质子牵张反射率,该测定方法用奈奎斯特图上的半圆来确认。测试方法最后证明Tp-Azo和Tp-Stb均无质子进行效果,这象征着COF骨架仅起了支持力帮助。而PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb跟随着气温的上升,质子牵张反射率上升,并在332−~340k时高于较大值。在无水要求下,校正了340 K下PA@TpAzo的质子导电率为6.7×10−5 S cm−1,而PA@Tp-Azo在比内部含水率(RH)98%的前提条件下,在332K下凸显出9.9或10/4Scm的质子牵张反射率不仅而且,PA@Tp-Azo的活性能为0.11eV,远降到Nafion和对的MOFs。
PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb体现了各不相同的质子肌肉收缩性个人行为的经济条件。在H3PO4电流时,TP-AZO彰显出差异的有颜色变(粉红色至灰色),而TP-STB近乎保证始终不变(灰白色)。另外,从Uv-vis测评中会发现NH或C=C仍保持稳定改变,但TP-Azo单个从380nm红移至496nm。这介绍偶氮基和H3PO4内有使质子运行的能够 用途,H3PO4是PA@Tp-Azo在返潮和无水条件下质子进行率高的束缚客观因素分析,而这个客观因素分析在PA@Tp-Stb中并不具有。
个人总结
这都是新闻报道的偶氮和烯烃官能化COF(Tp-Azo和Tp-Stb)用到质子传输涂料。尽管Tp-Azo和Tp-Stb的质子进行率就可以无视不计入,但其负债H3PO4后都行为出了挺好的质子心脏传导系统率,特别是在是PA@TpAzo在水分含量和无水生活条件均有比较好的传递率,而PA@Tp-Stb只在含水量必备条件下的电荷转移率适合,于是偶氮基团在可以淡化中质子电荷转移的起了效应。