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黎明课题组在二维共轭共价有机框架薄膜研究上获突破

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,化学化工学院黎明课题组在国际权威期刊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。

论文题目为Synthesis of C-C bonded Two-dimensional Conjugated Covalent Organic Framework Films via Suzuki Polymerization on Liquid/liquid Interface(《在液液界面上通过Suzuki聚合反应合成碳—碳键键合的二维共轭共价有机框架薄膜》)。该论文所有作者均为湖北大学化学化工学院师生:第一作者为周登(硕士生)和谭显洋(硕士生),联系作者为黎明。

目前,二维共轭共价有机框架薄膜主要都是基于可逆共价键如席夫碱键(-C=N-)或硼氧键(-B-O-)的生成反应制备得到,这使得合成的材料容易降解、稳定性低。基于高稳定C-C键的2DCCOF薄膜的合成方法是该领域的“圣杯”之一。虽然已有一些零星的报道,但其方法适应性极低。本工作提出的合成方法开启了基于C-C键的2DCCOF薄膜通用化合成的大门。该方法操作简单、条件温和、适用性广、原材料易得,可以用于合成各种二维均聚物和二维共聚物,具有重要的原创性和应用前景。

本工作首先仔细分析了Suzuki反应的机理,从而推导出Suzuki聚合反应在合成2DCCOF薄膜上应用的可行性及具体实施方法:首先将油溶性单体及催化剂溶解于油相中,将碱溶解于水相中,然后将两相置于同一反应容器中并在冰箱中静置一段时间,即可以在油水界面上生成2DCCOF薄膜。基于该方法,本工作成功制备了一种具有均匀孔隙的多孔石墨烯材料及一种含有卟啉结构的2DCCOF材料。为了证明2DCCOF的应用价值,本工作使用多孔石墨烯作为沟道材料制备了场效应晶体管(FET),发现该晶体管具有比基于-C=N-键2DCCOF的晶体管大三个数量级的载流子迁移率。另外,该工作还发现多孔石墨烯可作为水裂解产氢(HER)催化剂,其催化效果和N或P掺杂型石墨烯的相当。这些应用研究将为开发新型的FET沟道材料和无贵金属HER催化剂提供思路。

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)。

 

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201811399


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