磁性共价有机框架复合材料的构建及环境修复应用

磁性共价有机框架(MCOFs)复合材料是一类新颖的功能材料。既有磁性材料的强磁性利于分离回收的特点,又有COFs比表面积大、孔隙率高、分子结构精确和孔径可调等特点,近年来受到广泛关注。综述了近年MCOFs复合材料的相关文献,基于MCOFs的分类、制备方法以及环境修复应用的研究进展,提出了开发环境友好的合成方法,合成更多种类的MCOFs,拓宽MCOFs的应用范围的未来发展方向。

共价有机框架材料复合聚氨酯涂层的性能研究

针对Q235钢的腐蚀问题,以1,3,5-三甲酰基间苯三酚(Tp)和对苯二胺(Pa)为原料,通过溶剂热法制备了一种共价有机框架材料TpPa,将其作为纳米填料加入水性聚氨酯(WPU)中制备复合涂层。通过红外光谱、X射线衍射和扫描电子显微镜对TpPa的化学结构和微观形貌进行分析,同时使用电子万能试验机和电化学工作站测试了复合涂层的力学性能、防腐性能。结果表明:TpPa具有独特的花球状形貌,将其添加到WPU涂层后,复合涂层的吸水率可由26.7%下降至12.1%;当TpPa的质量分数为4%时,复合薄膜的拉伸强度可达26.8 MPa;TpPa还可以提高涂层的致密性进而增强WPU的防腐性能,其中,在3.5%的氯化钠溶液中浸泡3 d后,2%TpPa/WPU复合涂层的低频阻抗值可达5.6×10^(8)Ωcm^(2),比WPU涂层高出一个数量级。

共价有机框架及其复合材料在水处理中的应用

就共价有机框架(COFs)及其复合材料在有机和无机污染物吸附中的应用进行综述.COFs作为吸附剂的研究重点在于选择合适的构筑单元和制备功能化的COFs以用于吸附不同的污染物.COFs吸附污染物时,表现出吸附容量大、吸附速率快、稳定性强、重复性好等优点.此外,将COFs分别与离子液体(ILs)、纳米粒子或机械载体等材料复合可制备基于COFs的复合材料,从而赋予其操作性和机械性能,便于实际应用.最后,对COFs作为吸附剂在水处理领域的研究进行了展望.

基于共价有机框架复合材料的锂硒电池应用

本文利用溶剂热反应方法,在多壁碳纳米管(MWCNTs)管壁上生长了共价有机框架(TpPa-COF)材料,并将这种核壳多壁碳纳米管/共价有机框架纳米复合材料(MWCNTs@TpPa-COF)成功应用在锂硒电池上。利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等手段对材料结构进行表征,结果表明多壁碳纳米管和共价有机框架材料成功复合。电化学测试结果表明,该材料在电流密度3C(1C=675mA·g^-1)下的质量比容量为463.5mAh·g^-1,500次循环后能保持99%的库仑效率,表明锂硒电池具有优异的循环稳定性和较长的循环寿命。

包覆在MWCNT表面的共价有机框架复合材料及其超级电容器性能

共价有机框架(COF)是一类由C、O、N和B等元素通过共价键连接的特殊有机多孔结晶材料,是金属有机框架(MOF)材料后又一重要的三维有序材料,其具有多种有机官能团结构,兼具很低的骨架密度和较高的比表面积。通过微波加热和阴离子取代制备了SJTU-COFAcO材料,并与具有良好导电性能的多壁碳纳米管(MWCNT)复合制得SJTU-COF-AcO@MWCNT纳米复合材料。材料的微观形貌通过扫描电子显微镜(SEM)等进行表征。通过组建三电极的超级电容器系统对复合材料的电化学性能进行了研究,在电流密度1 A·g-1下,该材料的质量比电容能够达到29.2 F·g-1,循环5000次后比电容仍能保持90.9%,表明其作为电容器电极材料具有良好的性能和广阔的应用前景。

磁性金属有机框架复合材料的构筑及应用

复合材料的出现,为社会带来了一场变革。材料通常由磁性金属框架构成,磁性粒子具有很多优点,如易分离、可二次使用等。磁性粒子可以和多种材料组合,组成的复合材料性能及特点各不相同,不同种类的复合材料可以分别用在医药、工业生产等领域。围绕复合材料展开讨论,主要介绍不同材料和磁性粒子的构筑过程以及应用。

Fe_(3)O_(4)@COF磁性共价有机框架材料的制备及吸附多溴联苯醚性能研究

目的 室温下合成核壳结构磁性共价有机骨架(covalent organic framework,COF)材料,结合磁性固相萃取技术用于水中多溴二苯醚的吸附。方法 2,5-二乙烯基对苯二甲醛和均三(4-氨基苯基)苯在室温下实现对Fe_(3)O_(4)的包裹而合成新的磁性吸附剂,通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和振动样品磁强计对制备的材料进行了表征,通过吸附容量、吸附动力学和吸附热力学实验对吸附性能进行了分析并推测了可能的吸附机制。结果 合成的Fe_(3)O_(4)@COF磁性纳米材料具有良好的结晶度,磁强度和以Fe_(3)O_(4)为核心22 nm左右轻质COF薄膜为外壳的经典核壳结构。合成的磁性吸附剂在吸附多溴二苯醚上具有良好的动力学性能,吸附量可达3.287 mg/g。结论 温和条件下合成的具有良好结晶度的Fe_(3)O_(4)@COF磁性纳米材料作为一种优异的吸附剂,凭借其特定的结构、特殊的基团实现了对多溴联苯醚类持久性有机污染物的高效吸附,另外结合磁固相萃取技术可以实现快速分离,为下一步商业化应用提供了很好的理论基础。

新型磁性共价有机框架材料的合成及其应用研究进展

为解决共价有机框架(COF)材料分散度高、不易从水中分离这一问题,将磁性基质与COF材料结合起来,一类新型的、易分离的磁性共价有机框架(MCOF)材料近年来被研发、合成并应用。总结了MCOF材料的合成方法如共价聚合合成、溶剂热合成、机械化学合成以及浸渍沉淀合成等方法;MCOF材料在常见有机污染物和无机污染物中富集处理以及MCOF材料与色谱分析相结合等方面等的应用;并对未来MCOF材料的研究方向做出了展望,指出MCOF作为一种新型的复合材料有着良好的应用性能,对进一步深入研究MCOF的应用具有很好的参考价值。

磁性共价有机框架材料吸附分离卵清蛋白

共价有机框架(COFs)是一种新型的有机多孔材料,在众多物种的吸附分离中具有广泛应用。本文以1,3,5-三甲酰间苯三酚和联苯胺为原料,以Fe_(3)O_(4)为磁性核,通过室温超声合成法制备了以共价有机骨架为壳的磁性Fe_(3)O_(4)@COF复合材料。以Fe_(3)O_(4)@COF复合材料为固相吸附载体,考察了其对蛋白质吸附分离的性能。在pH=5时,Fe_(3)O_(4)@COF复合材料对卵清蛋白的最大吸附容量为440.5μg/mg。将该材料用于实际样品中卵清蛋白的吸附分离,效果明显。

磁性金属有机复合材料的合成与应用

金属有机框架材料(MOFs)是一种将金属离子中心与有机配体通过配位键结合起来的一类具有网格结构的材料。由于金属离子以及有机配体的多样性,MOFs的结构也具有多样性。磁性金属有机复合材料是一种新型的复合材料,既结合了MOFs的网状结构及结构多变性的优点,又结合了磁性材料易于分离且可重复利用的特性,使得这种材料在药物载体、多相催化、选择吸附等多种方面都有着较为广泛的应用。以经典的几类MOFs为分类依据,研究了它们与磁性材料结合形成新型复合材料的方法,同时概括了这些新型复合材料在不同领域的应用,最后提出了该材料目前所存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。

磁性共价有机框架材料的制备及其对铬黑T的吸附性能研究

利用原位生长法合成一种磁性共价有机框架材料(Fe_(3)O_(4)@TpBD),并研究该材料对有机染料的吸附性能。采用X-射线衍射、红外光谱、透射电镜和N_(2)吸附与脱附分析等技术对所制备的材料进行表征。以Fe_(3)O_(4)@TpBD复合材料对铬黑T进行吸附实验,结果表明,该材料对铬黑T的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和拟二级动力学模型。在吸附时间为150 min、溶液pH值为7.0、初始浓度为180 mg/L时,其最大吸附量为184.45 mg/g。进一步研究证明,Fe_(3)O_(4)@TpBD可以再生,即使经过7个循环后,其对铬黑T的吸附也没有明显降低。该材料与铬黑T分子存在氢键和π-π堆积等相互作用,从而使该材料对铬黑T的吸附表现出优异的性能。实验结果表明,该材料对水体中铬黑T染料的吸附与去除有潜在的应用价值。

磁性共价有机框架的制备方法研究

磁性共价有机框架(magnetic covalent organic framework,MCOFs)是一种新型多孔结晶有机框架材料,由于其结合了磁性纳米颗粒和共价有机框架(covalent organic frameworks,COFs)的优点,具有比表面积大、热稳定性和化学稳定性良好、饱和磁化强度高等特点,能够快速实现污染物与溶液的分离,弥补了COFs难以分离和回收的缺点,因此在磁性固相萃取、生物检测、传感等方面具有巨大的潜在应用.然而关于MCOFs制备方法的文章鲜见报道,其制备方法根据磁性纳米颗粒与COFs不同的连接形式而不尽相同,根据2011—2019年关于MCOFs的重要文献,综述了目前MCOFs的制备方法,包括包覆法、单体聚合法及原位合成法等,指出了不同制备方法的优缺点,同时探讨了MCOFs今后的发展方向和潜在应用,希望能够为MCOFs研究提供理论依据.包覆法制备条件较温和,保存了磁性纳米颗粒的完整性,是最为广泛应用的一种策略方法;单体聚合法操作简单,但制备条件苛刻,可控性不强;原位合成法制备MCOFs更多依赖于单体聚合法制备的共价三嗪骨架,需要不断开发基于其他类型COFs的MCOFs制备条件.今后MCOFs的制备方法应从材料设计多样性、应用广泛性等方面进行考虑,并向有望实现大规模工业应用方面发展.

磁性Co/C纳米复合材料的合成及其对水中刚果红吸附性能研究

介绍一个由科研成果转化形成的大学综合化学实验,本综合实验设计以金属有机框架材料ZIF-67为前驱体,通过高温热解法合成磁性Co/C纳米复合材料,并将其应用于水中刚果红有机染料的吸附性能研究。在本实验中用X射线粉末衍射仪和扫描电镜对材料的基本结构和形貌进行了表征,利用紫外-可见分光光度计绘制了刚果红的标准曲线,并详细考查了磁性Co/C纳米复合材料对刚果红染料的吸附性能,且对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合和分析。本实验操作简单,实验结果稳定,适用于大学生综合化学实验。本实验涵盖了无机-有机杂化材料合成、结构表征、有机染料浓度定量分析、动力学和吸附等温线的测定以及数据拟合分析等化学专业基础和实验操作技能,不仅有利于提高学生的综合实验能力,也可以培养学生的科研兴趣,拓展学生的视野。

磁性金属有机框架复合材料的构筑及应用

磁性金属有机框架(magnetic metal-organic framework,MMOFs)复合材料作为一种新颖的功能材料,因其结合了磁性粒子易于分离、可重复利用的优点和MOFs材料多孔特性,在生物医药、吸附分离、催化、放射性元素检测等领域展现出了广泛的应用价值。本文以磁性粒子与经典MOFs的复合为分类依据,对磁性粒子与MOF系列、ZIF系列、HKUST-1、MIL系列和UIO系列复合材料的合成及应用做了概述,并对MMOFs材料的未来研究方向和存在的问题做了简要分析,以期为实现磁性金属有机框架复合材料的结构调控提供依据。

二维共价有机框架与分子筛复合材料的制备

将1,3,5-三甲酰基苯与对苯二胺在溶剂热的条件下进行反应,合成了具有亚胺键连接的二维共价有机框架材料(COF-LZU1).选取常规水热法合成的分子筛SSZ-13,并用3-氨基丙基三乙基硅烷将分子筛表面进行氨基化,最后与COF-LZU1进行复合得到COF-LZU1@SSZ-13复合材料.粉末X射线衍射,扫描电子显微镜和元素分析仪等分析结果表明,COF-LZU1和SSZ-13具有高的结晶性,COF-LZU1在与分子筛复合后,均匀地生长在SSZ-13的表面,证明COF-LZU1@SSZ-13复合材料的成功制备.

三维共价有机框架与分子筛复合材料的制备

将四(4-氨基苯基)甲烷与对苯二甲醛在溶剂热的条件下通过席夫碱反应合成具有亚胺键连接的三维共价有机框架材料(COF-300).选取常规水热法合成的分子筛SSZ-13,并用3-氨基丙基三乙基硅烷将分子筛表面进行后修饰氨基化,最后与COF-300进行复合得到COF-300@SSZ-13复合材料.粉末X射线衍射、扫描电子显微镜和元素分析仪等分析结果表明,COF-300和SSZ-13具有高的结晶性,COF-300在与分子筛复合后,均匀地生长在SSZ-13表面,证明了COF-300@SSZ-13复合材料的成功制备.

具有还原响应性的磁性Fe_(3)O_(4)@COF的构筑及其负载和递送阿霉素性能研究

以Fe_(3)O_(4)纳米粒子为内核,均苯三甲醛和4,4’-二硫代二苯胺为单体,通过简易的两步法合成了具有核-壳结构的Fe_(3)O_(4)@COF纳米粒子,再利用扫描/透射电子显微镜、红外光谱、X射线粉末衍射、热重和磁强计对其结构进行表征.结果表明,Fe_(3)O_(4)纳米粒子表面均匀生长了高结晶度的COF壳层,整个粒子的粒径为200nm左右.负载阿霉素后,在谷胱甘肽存在的酸性条件下,通过谷胱甘肽与4,4’-二硫代二苯胺中二硫键的相互作用,达到了COF壳层解体及快速释放药物的效果.

功能化纳米复合材料在生物传感器中的应用进展

功能化纳米材料结合并固定识别元件构建生物传感界面是生物传感器检测的核心环节。新型纳米材料如金属有机框架材料(MOFs)、层状双氢氧化物材料(LDHs)、贵金属类纳米材料、磁性材料、共价有机框架材料(COFs)、碳族材料及其他材料如导电聚合物等, 利用不同性能、结构和形态的功能化纳米材料进行界面修饰, 已经研制出多种性能优异的生物传感器, 拓展了应用范围。主要综述了功能化纳米复合材料的种类及其构建的生物传感器的应用进展。

共价有机框架材料在固定化酶及模拟酶领域的应用

共价有机框架(Covalent Organic Frameworks,COFs)是一类由轻质元素通过可逆共价键连接而成的晶型多孔有机材料。因具有高比表面积、低密度、规则的孔隙和易于功能化等独特的性能和结构,COFs在气体吸附、化学传感和非均相催化等领域有着广泛的应用前景。近年来,COFs逐渐显现出在固定化酶和模拟酶领域的应用潜力,由于可以轻松定制COF上的官能团以保持COF与酶之间的特定相互作用,因此COF成为有吸引力的酶固定基质。此外,COF的连续且封闭的开放通道为渗透酶提供了良好的微环境。同时,探索了COF模拟酶的特征,通过"从下到上"的方法或后修饰策略设计了COF模拟酶。这不仅扩展了固定化酶载体材料的研究和应用范围,还为模拟酶仿生催化提供了新的研究思路。本文综述了COFs固定化酶和作为纳米材料模拟酶(纳米酶)在生物催化领域的研究进展,详细讨论了COFs载体的合成和功能化策略、固定化酶方式,以及COFs纳米酶的设计理念、催化活性和选择性等内容。最后总结了目前COFs在酶催化领域所面临的挑战和未来发展的机遇。

聚乙二醇改性的磁性共价有机框架用于萃取检测水中拟除虫菊酯类农药

目的探索合成聚乙二醇改性的磁性共价有机框架(MCOF-COOH),并将其用于萃取检测水样中的拟除虫菊酯类农药。方法以均苯三甲酰氯和对苯二胺为原料在室温下一锅法合成共价有机框架(COF-COOH),在其表面通过共沉淀法负载聚乙二醇改性的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,合成聚乙二醇改性磁性共价有机框架(MCOF-COOH),将其作为萃取水样中拟除虫菊酯类农药的磁性吸附剂,用高效液相色谱法进行检测。结果MCOF-COOH具有吸附效率高、萃取速度快等特点,对两种生活水的中、低加标浓度下具有较好的加标回收率(78.98%~118.04%),相对标准偏差为2.52%~9.05%。结论合成MCOF-COOH以及建立的磁固相萃取-高效液相色谱法可以快速高效的萃取检测水样中拟除虫菊酯类农药残留。