COFs在半导体设备、感知器、空气储藏和分离法工作的方面拥有较好的采用软件趋势,但其在质子心脏传递系统膜工作的方面的采用软件有待于加大力度骤的探险。近两近些年来,质子心脏传递系统膜在染料动力电池中拥有没法强化的做用,经常用的质子心脏传递系统膜为Nafion膜,而Nafion膜的人工成本较高,能力低,因而挖掘新的换用建筑材料任重而道远。
MOFs也可作质子除极膜,但其留存易蛋白质水解、热平稳差、型成低密度膜很困难等的元素而受限了它的应运。COFs最易基本功能化,有着着很棒的维持性和需加工性等的特点,这使其在质子置换膜的用上有着着更大的潜能。
在本上班中,我使用三级甲等酰基间苯三酚(Tp)和4,4'-偶氮二苯胺(Azo)或4,4'-二氨基二苯氯乙烯(Stb)两者的Schiff碱想法制作而成COFs(Tp-Azo和TP-Stb)。两种方式COF对开水、强酸性性和碱性食物物质兼具较高的维持性,夹杂着磷酸后,Tp-Azo在水(σ=9.9×10−4S cm−1)和无水阶段(σ=6.7×10−5 S cm−1)中其享有非常好的质子进行耐腐蚀性。该小文章以“Phosphoric Acid Loaded Azo (-NN-)Based Covalent Organic Framework for Proton Conduction”为题刊登在J. Am. Chem. Soc.上(2014,DOI:10.1021/ja502212v)。
圖文讲读
图一:(a)4 - [(E)-苯基-重氮基]苯胺磷酸二氢盐的结晶构造(b)Tp-Azo和Tp-Stb的分解成提示图。
将Tp(63 mg,0.3 mmol)与Azo(96 mg,0.45 mmol)或Stb(128 mg,0.45mmol)超声波溶解完在二甲基乙酰胺(DMAc)和邻二氯苯(DCB)(V=1:1,共3mL)萃取剂中,第二根据3次冷藏干澡-抽蒸空-解封五个步凑,乃能于120℃下负压密封隔绝恒温器保存3天。而后,将获得的的货物过滤清洁使用异丙醇干洗,高压气下150℃干燥处理12h既能。
图二:(a)Tp-Azo(蓝)和Tp-Stb(绿)甚至模仿堆叠机构的PXRD图谱,(b)FTIR光谱仪,(c)Tp-Azo(蓝)和Tp-Stb(绿)和Tp-Azo缩聚反应(红)的13C谱。
图三:(a)逐渐H3PO4质量浓度的提高,Tp-Azo单个的分光光度计-见到光谱仪的不同,(b)H3PO4正确处理时候,Tp-Azo和Tp-Stb的 31P CP-NMR,(c)HCl除理(红)和滚水除理(蓝绿色)过的Tp-Azo包括原来的Tp-Azo(蓝)的PXRD,(d)HCl操作(红)和热开水操作(黄色)过的Tp-Azo及及原创的Tp-Azo(蓝)的BET,(e)HCl进行处理(蓝)过的和原始社会的Tp-Stb(绿)的PXRD,(f)HCl解决(蓝)过的和初始的Tp-Stb(绿)的BET
50 mg Tp-Azo和Tp-Stb各自在20 mL开水、酸(9 N HCl/1.5 M H3PO4)和碱(3-6 N NaOH)中水浸泡7天,泡发前一天Tp-Azo和Tp-Stb展示出出积极的可靠性和晶粒性,但Tp-Stb在磷酸操作后,其孔隙率率物有所变低,这是这意味Tp-Azo中的偶氮基团也容易质子化并能够 平稳匹敌铝离子如磷酸二氢钠或磷酸二氢盐,而Tp-Stb的沉淀性不是Tp-Azo,的结构中的孔道不平均。
还有就是,H3PO4具备有较高的质子导电率(10−1 S cm−1),蒸发掉性低(>15 8°C),其质子转至率高的常见原故是结构特征中含带3种可电离的0-H键。为此创作者将这样观念应用到COF中,合成视频偶氮基本材料子导电COFs。
图四:(a)COFS中H3PO4掺入的原理图图,PA@Tp-Azo在(b)无水和(c)水生活条件下的质子电阻率,(d)PA@Tp-Stb在含水分前提下的质子电阻率,(e)PA@Tp-Azo在水分含量具体条件下的Arrhenius曲线美。
TGA探讨表述,TP-Azo的载酸量(5.4wt%)高过TP-Stb(2.8wt%),自后分析了Tp-Azo和Tp-Stb、PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb的质子减压反射率,该分析用奈奎斯特下图的半圆来设定。检验后果取决于Tp-Azo和Tp-Stb均无质子进行效用,这预示着COF骨架仅起了支撑力功用。而PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb现在温差的加入,质子减弱率加入,并在332−~340k时实现不大值。在无水经济条件下,法测定了340 K下PA@TpAzo的质子导电率为6.7×10−5 S cm−1,而PA@Tp-Azo在相对来说温湿度(RH)98%的状况下,在332K下出现出9.9或10/4Scm的质子肌肉收缩率不仅而且,PA@Tp-Azo的滋养能为0.11eV,远小于Nafion和对于的MOFs。
PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb体现 了不相同的质子电荷转移性现象的情况。在H3PO4装载时,TP-AZO呈现出有差异 的颜色图片转变(一样至一样),而TP-STB基本上控制始终不变(黑色)。也,从Uv-vis公测中看到NH或C=C仍控制没变,但TP-Azo一人从380nm红移至496nm。这阐明偶氮基和H3PO4之間存在的使质子反映的完美用,H3PO4是PA@Tp-Azo在会很潮湿和无水条件下质子减压反射率高的阻碍方面,而上述方面在PA@Tp-Stb中并不有。
个人总结
它是简报的偶氮和烯烃官能化COF(Tp-Azo和Tp-Stb)用到质子牵张反射涂料。似乎Tp-Azo和Tp-Stb的质子牵张反射率可以无视不计入,但其短路电流H3PO4后都表达出了好啊的质子传输率,愈加是PA@TpAzo在含水量和无水水平也有很好的的减弱率,而PA@Tp-Stb必须在含水分先决条件下的牵张反射率最号,以至于偶氮基团在增强中质子牵张反射的起了效用。