室温下电子束辐照快速合成共价有机框架

发布时间：2021-11-06 04:26

　　传统的溶剂热或水热反应仍是一种用于合成结晶多孔材料的主流方法,如共价有机框架（COFs）。该过程合成COFs通常需要高温、高压的密闭体系和较长的反应时间,而采用温和高效的能量输入体系用于快速合成COFs仍具有挑战性。本研究通过电子束辐照,在室温下快速合成二维亚胺键连接的COFs。该过程中,辐射能作为一种新的能量输入模式替代传统的热能用于COFs合成。电子束辐照制备COFs能在室温下几分钟内实现,且该过程可调控,可用于大规模生产。吸收剂量对合成COFs的结晶性能、BrunauerEmmett-Teller比表面积、微观形貌和热稳定性等产生至关重要的影响。该合成策略具有普适性,不仅成功合成出已知的刚性COFs,而且也合成了一系列新的柔性COFs。 

【文章来源】：辐射研究与辐射工艺学报. 2020,38(05)CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

电子束辐照合成EB-COF-1示意图[16]

EB-COF-1化学结构、微观形貌、热稳定性、结晶性及多孔性能的详细表征见图2。EB-COF-1的红外光谱图（FTIR，图2 (a））和X射线光电子能谱（XPS，图2(b））都证明了–C=N的存在，表明了亚胺键连接的产物生成。从扫描电子显微镜（SEM，图2(c））图片中发现，EB-COF-1由密集的球状颗粒堆积而成，且颗粒的平均直径约为250 nm。从热重（TGA，图2(d））曲线中可知，EB-COF-1具有高的热稳定性，能稳定至410℃。通过粉末X射线衍射仪对EB-COF-1的结晶性能进行了测试，粉末X射线衍射（PXRD，图2(e））谱图呈现出典型的二维COFs的衍射峰，且低角度2θ为3.9°左右的衍射峰峰强很强，表明了成功制备出了二维EB-COF-1，且具有很高的结晶性能。此外，理论模拟结果指出，EB-COF-1的层与层之间更倾向于AA的堆积模式。通过77 K下N2吸附-脱附实验测试，EB-COF-1的Brunauer-Emmett-Teller(BET）比表面积为738 m2/g，且呈现出经典的I型吸附等温线（图2(f）），表明EB-COF-1存在微孔。

我们也研究了不同吸收剂量对合成EB-COF-1的影响，在电子束下分别照射了8 s、160 s、480 s和800 s，累积吸收剂量分别对应为5 k Gy、100 k Gy、300 k Gy和500 k Gy。通过一系列的表征表明，吸收剂量对所制备的EB-COF-1的宏观形貌（图3(a））、微观形貌（图3(b））、结晶性能（图3(c））、BET比表面积（图3(d））和热稳定性（图3(e1)～(e4））产生了巨大影响。图3 不同吸收剂量下制备出的EB-COF-1:(a）实物照片；（b）扫描电子显微镜图片；（c）粉末X射线衍射图；（d)77 K下氮气吸附（实圈）和脱附（空圈）曲线；（e1)～(e4）热重曲线[16]


本文编号：3479158