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黎明課題組在二維共轭共價有機框架薄膜研究上獲突破

作者:化学化工学院   编辑:党宣    来源:化学化工学院  发布时间:2018/12/07

12月6日,化學化工學院黎明課題組在國際權威期刊Angewandte Chemie International Edition(IF: 12.102)上,揭示一种在油水界面上基于Suzuki聚合反应合成二维共轭共价有机框架(2DCCOF)薄膜(或者说二维共轭高分子)的方法。

論文題目爲Synthesis of C-C bonded Two-dimensional Conjugated Covalent Organic Framework Films via Suzuki Polymerization on Liquid/liquid Interface(《在液液界面上通過Suzuki聚合反應合成碳—碳鍵鍵合的二維共轭共價有機框架薄膜》)。該論文所有作者均爲湖北大學化學化工學院師生:第一作者爲周登(碩士生)和譚顯洋(碩士生),聯系作者爲黎明。

目前,二維共轭共價有機框架薄膜主要都是基于可逆共價鍵如席夫堿鍵(-C=N-)或硼氧鍵(-B-O-)的生成反應制備得到,這使得合成的材料容易降解、穩定性低。基于高穩定C-C鍵的2DCCOF薄膜的合成方法是該領域的“聖杯”之一。雖然已有一些零星的報道,但其方法適應性極低。本工作提出的合成方法開啓了基于C-C鍵的2DCCOF薄膜通用化合成的大門。該方法操作簡單、條件溫和、適用性廣、原材料易得,可以用于合成各種二維均聚物和二維共聚物,具有重要的原創性和應用前景。

本工作首先仔細分析了Suzuki反應的機理,從而推導出Suzuki聚合反應在合成2DCCOF薄膜上應用的可行性及具體實施方法:首先將油溶性單體及催化劑溶解于油相中,將堿溶解于水相中,然後將兩相置于同一反應容器中並在冰箱中靜置一段時間,即可以在油水界面上生成2DCCOF薄膜。基于該方法,本工作成功制備了一種具有均勻孔隙的多孔石墨烯材料及一種含有卟啉結構的2DCCOF材料。爲了證明2DCCOF的應用價值,本工作使用多孔石墨烯作爲溝道材料制備了場效應晶體管(FET),發現該晶體管具有比基于-C=N-鍵2DCCOF的晶體管大三個數量級的載流子遷移率。另外,該工作還發現多孔石墨烯可作爲水裂解産氫(HER)催化劑,其催化效果和N或P摻雜型石墨烯的相當。這些應用研究將爲開發新型的FET溝道材料和無貴金屬HER催化劑提供思路。

黎明博士于2014年加入湖北大学,2015年晋升副教授,主要从事二维聚合物材料的合成及其在光电、能源、环保方面的应用研究。独立开展工作以来,黎明博士课题组已经在Angew. Chem.、Chem.Sci.、Small、Chem. Eur. J.等著名SCI期刊上发表联系作者论文6篇,申请发明专利7项(其中已授权专利1项)。

 

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201811399


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