共价有机骨架材料COFPPT精选文档
共价有机骨架材料COFs汇总.
A. Thomas, et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 3450-3453.
11
2.4 其他合成方法
单层COFs的合成
W. R. Dichtel, et al., Science, 2011, 332, 228-231.
12
COF-103的BET 4210m2 /g
⑤很多开放位点
储存气体的良好“容器”
O. M. Yaghi, et al., Science, 2007, 316, 268-272.
7
3D COFs的构建
Y. Yan, et al., J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 8352-8355.
8
二、COFs合成方法
2.1 溶剂热法
50 2
50 2
[EtOH] -H P-COF 50 2
[EtNH ] -H P-COF 2 50 2
15
Carbon dioxide adsorption capacity D. Jiang, et al., J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 7079-7082.
3.2 在催化中的应用
A. 骨架杂原子配位金属引入催化位点 骨架官能团衍生化引入催化位点
设计策略
B.单体导入官能团作为催化位点
16
骨架杂原子配位金属引入催化位点
Entry
1 2 3 4
R
X Time(h) Yield(%)
I
3
96
I
2
97
Br 2.5
98
Br 3
97
W. Wang, et al., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 19816-19822.
共价有机骨架材料COFs
2D COFs的构建方法：
D. Jiang, et al., Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 6010-6022.
6
3D COFs的构建方法
3D COFs的特点： ①通过共价键连接扩展形成网状结构 ②具有较大的BET值（可达4000m2g-1） ③更高的热稳定性（400-500℃） ④密度小（最低至0.17cm-3g-1）
17
单体导入官能团作为催化位点
A. 骨架杂原子配位金属引入催化位点 骨架官能团衍生化引入催化位点
设计策略
B.单体导入官能团作为催化位点
16
骨架杂原子配位金属引入催化位点
Entry
1 2 3 4
R
X Time(h) Yield(%)
I
3
96
I
2
97
Br 2.5
98
Br 3
97
W. Wang, et al., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 19816-19822.
187
1200
COF-103 C24H24B4O8Si
12
1.54
3530
70.5
175
1190
zeolites
--
--
--
1250
25.5
86
370
mesoporous silicas
--
--
-- 450-1070
--
14-65
--
MOF-5
C24H12O13Zn4 12,15
--
3800
76
120(300K) 970(40bar)
共价有机骨架材料COF
A. Thomas, et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 3450-3453.
11
2.4 其他合成方法
单层COFs的合成
W. R. Dichtel, et al., Science, 2011, 332, 228-231.
12
COF-103的BET 4210m2 /g
3.2 在催化中的应用
A. 骨架杂原子配位金属引入催化位点 骨架官能团衍生化引入催化位点
设计策略
B.单体导入官能团作为催化位点
16
骨架杂原子配位金属引入催化位点
Entry
1 2 3 4
R
X Time(h) Yield(%)
I
3
96
I
2
97
Br 2.5
98
Br 3
97
W. Wang, et al., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 19816-19822.
动力学控制
无序多孔材料
热力学控制
O. M. Yaghi, et al., Science, 2005, 310, 1166-1170.
COFs
3
COF-1和COF-5的构建
COF-5
O. M. Yaghi, et al., Science, 2005, 310, 1166-1170.
4
1.2 COFs材料的分类
高比 表面
2.5 COFs的性质
热稳定 共价键连接，300-500℃ 性高
规整结构,有序孔
多孔 晶体
COFs
孔径范 从微孔到介孔 围宽
结构 多样
低密度
COF-108低至 0.17cm3g-1
COF有机配体2,4,6-三（4...
COF有机配体2,4,6-三（4...共价有机框架(COFs)是一类由轻质元素(C,O,N, B等)通过共价键连接的有机多孔晶态材料，是继金属有机框架材料( MOF)之后又一重要的三维有序材料。
COFs具有其他传统多孔材料如分子筛、多孔聚合物、金属有机框架材料(MOFs)等无法比拟的优点，诸如低密度，高比表面积，易于修饰改性和功能化等，因此目前COFs材料在气体的储存与分离、非均相催化、储能材料、光电、传感以及药物递送等领域已经有了广泛的研究并展现出优异的应用前景。
名称：2,6-二氨基蒽/2,6-AnthracenediamineCAS NO.：46710-42-3分子式：C14H12N2分子量：208.25848简称：DA溶解性：溶于DCM、DMF、DMSO等储存条件：2-8℃密封保存合成应用：可作为单体用于合成COF材料：IISERP-COF-7; DaTp; DQDATp类别：COF配体材料纯度：99%我们可以提供多种COF材料。
醛COF单体、氨基COF单体、硼酸邻二酚COF单体、炔基有机框架单体、混合COF单体、其他COF 单体、可定制COF单体。
产品列表CAS:504-08-5CAS:2050-89-7CAS:141779-46-6CAS:153035-55-3CAS:461-88-1CAS:31661-59-3CAS:3328-69-6CAS:1591-30-6CAS:144970-32-1CAS:244261-21-0CAS:25462-61-7CAS:768386-37-4CAS:6052-15-9CAS:1141727-54-9CAS:177991-01-4CAS:2092907-97-4CAS:2243590-42-1CAS:206762-48-3CAS:37882-75-0CAS:6259-19-4CAS:1203707-77-0CAS:89641-21-4CAS:36997-31-6CAS:51545-36-9CAS:14401-56-0CAS:847573-68-6CAS:6876-34-2CAS:1271-48-3CAS:93127-75-4CAS:29181-50-8CAS:49669-26-3CAS:2937-81-7温馨提醒：仅供科研，不能用于人体实验zl 02.04。
共价有机骨架材料COFs文件.ppt
2.5 COFs的性质
热稳定 共价键连接，300-500℃ 性高
规整结构,有序孔
多孔 晶体
COFs
孔径范 从微孔到介孔 围宽
结构 多样
0.0
低密度
COF-108低至 0.17cm3g-1
结构单元多样化 13
三、 COFs的应用
3.1 气体储存
Material
Composition
pore Vp,DR/ size/Å cm3g-1
5
COFs材料的分类
1.2.2 按空间构型分类：2D COFs 和3D COFs
2D COFs的构建方法：
D. Jiang, et al., Chem. So0c..0Rev., 2012, 41, 6010-6022.
6
3D COFs的构建方法
3D COFs的特点： ①通过共价键连接扩展形成网状结构 ②具有较大的BET值（可达4000m2g-1） ③更高的热稳定性（400-500℃） ④密度小（最低至0.17cm-3g-1）
SBET/ m2g-1
H2 uptake/ CH4 uptake/ CO2 uptake/
mg g-1
mg g-1
mg g-1
COF-1
C3H2BO
9
0.3
750
14.8
40
230
COF-5
C9H4BO2
27
1.07
1670Leabharlann 35.889870
COF-102
C25H24B4O8
12 1.55
3620
72.4
A. Thomas, et al., Angew. Ch0.e0m. Int. Ed., 2008, 47, 3450-3453.
共价有机骨架材料制备方法
共价有机骨架材料制备方法摘要：一、引言二、共价有机骨架材料的简介1.定义与特点2.分类与应用三、共价有机骨架材料的制备方法1.聚合方法1) 溶液聚合2) 悬浮聚合3) 气相聚合2.组装方法1) 自组装2) 模板组装3) 纳米组装四、制备过程中的影响因素1.单体选择2.催化剂3.反应条件五、制备技术的进展与挑战1.高效制备方法的发展2.规模化生产与应用3.环保与可持续发展六、未来展望正文：共价有机骨架材料制备方法一、引言随着科学技术的不断发展，共价有机骨架材料（COFs）因其独特的物理和化学性能，在诸多领域展现出广泛的应用前景。
作为一种多孔材料，COFs具有高比表面积、可调孔径、低密度等特点，使其在催化、能源、传感、分离等领域具有极高的研究价值和应用潜力。
本文将对COFs的制备方法进行综述，探讨影响制备过程的各种因素，并对未来发展趋势进行分析。
二、共价有机骨架材料的简介1.定义与特点共价有机骨架材料是指由共价键连接的有机分子构成的一种多孔材料。
其特点是高比表面积、可调孔径、低密度、可逆孔隙度等。
2.分类与应用根据结构特点，COFs可分为二维和三维结构。
二维COFs具有良好的层状结构，适用于能源存储、传质等领域；三维COFs具有立体网络结构，适用于催化、传感等领域。
三、共价有机骨架材料的制备方法1.聚合方法（1）溶液聚合：通过溶液聚合得到的COFs具有良好的溶解性和加工性能，适用于制备薄膜、涂层等。
（2）悬浮聚合：悬浮聚合得到的COFs粒子尺寸分布均匀，具有良好的孔隙结构，适用于制备多孔材料。
（3）气相聚合：气相聚合制备的COFs具有较高的比表面积和孔容，适用于制备高效催化剂、吸附剂等。
2.组装方法（1）自组装：利用分子自发组装形成的有序结构，实现COFs的制备。
（2）模板组装：通过模板引导，实现特定形貌和结构的COFs制备。
（3）纳米组装：利用纳米材料作为模板，制备具有纳米级结构的COFs。
四、制备过程中的影响因素1.单体选择：单体的结构和性质直接影响COFs的性能，因此选择合适的单体至关重要。
共价有机骨架材料COFs
光电材料：具有优异的光电性能，可用于制备太阳能电池、发光二极管等
药物输送：良好的生物相容性和可调的孔径，可用于药物输送和基因治疗 等领域
03
共价有机骨架材料 COFs的特性
COFs材料的结构特性
共价有机骨架结构 高度有序的孔道结构 可调的孔径和孔道环境 良好的化学稳定性和热稳定性
高度可定制性：通过选择不同的有 机前驱体和合成方法，可以制备出 具有特定结构和性质的COFs材料。
良好的气体吸附性能：COFs材料 具有高比表面积和可调的孔径，使 其成为气体吸附和分离的理想材料。
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良好的稳定性：COFs材料通常具 有较好的热稳定性和化学稳定性， 能够在高温和腐蚀性环境下保持性 能。
共价有机骨架材料 COFs
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01
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04
共价有机骨架 材料COFs的 制备方法
02
共价有机骨架 材料COFs的 概述
05
共价有机骨架 材料COFs的 应用研究
03
共价有机骨架 材料COFs的 特性
的制备，如光子晶体传感器等。
光学器件：COFs材料具有优异的光学 性能，可应用于光学器件的制备，如光
波导和光调制器等。
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发光器件：COFs材料具有优异的光电 性能，可应用于发光器件的制备，如有
机电致发光器件（OLEDs）等。
太阳能电池：COFs材料可以用于太阳 能电池的制备，如染料敏化太阳能电池 和钙钛矿太阳能电池等，提高光电转换
材料化学中的共价有机骨架材料研究
材料化学中的共价有机骨架材料研究在材料化学研究领域，共价有机骨架材料已经成为了研究热点。
共价有机骨架材料是一种由碳、氮、氧等元素构成的高度有序、可控性强的结晶态材料，具有优异的物理、化学性质以及独特的结构。
这种材料的出现为材料学家的研究提供了新思路，也为许多领域的应用提供了新途径。
共价有机骨架材料，简称COF（Covalent organic framework），除了普通有机材料的构建方式，COF材料的建构方式还包含了成键、非成键等方法。
其建构方法包括以下几种：1. 反应/缩合法这是最早也是最主流的COF制备方法。
COF材料的制备原理是构建两个有机物质的化学键，使其生成网络状的共价有机骨架材料。
这种材料的制备方法相对容易，但是需要高度纯净的单体，并且反应过程通常要在高温下进行，这对于应用范围的拓宽是一定的限制。
2. 金属有机框架法金属有机框架（MOF）是由金属离子和有机小分子构成的多孔材料。
MOF的制备方法就是使用有机小分子来配位金属离子，然后通过氧化、热解等方法去除有机分子，使得金属离子构成的骨架结构得以形成孔隙结构。
而COF中加入金属元素，则是通过在COF分子骨架的分子中嵌入金属元素，由此也实现了多孔结构的构建。
3. 非成键材料组装非成键材料组装是一种完全不依赖于成键的材料组装方式。
其原理是利用静电和范德华力等作用力，用基底材料按照要求的排列构建为COF。
这种方法的优点在于制备过程不需要高温，而且可以在大气压下进行，材料的制备相对简单。
但是在组装过程中，不可避免会有许多无序、缺陷等状况出现，因此得到的材料可能没有完全的有序性。
COF的优点在于其结构可以经过设计、调整和改变，从而得到一些特殊性质的材料。
例如，COF可以用来实现分离和催化反应、功能化学应用等。
这种特殊性质的得到也依赖于材料结构的设计。
COF可以经过改变其单元的大小、桥接基团的结构、连接杆的长度等方法，来达到特殊性质的表现。
同时，COF也具有很高的稳定性。
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1.2.1 按形成的共价键分类
①反应可逆
A.硼氧六环
②构建单元立体构型保持
单体、寡 聚物相互 B.硼酸酯 交换 “Error checking”
C.三 嗪
刚性结构
D.亚 胺
E. 腙
W. Wang, et al., Chem. Soc. Rev., 2013, 42, 548-568.
5
COFs材料的分类
187
1200
COF-103 C24H24B4O8Si
12
1.54
3530
70.5
175
1190
zeolites
--
--
--
1250
25.5
86
370
mesoporous silicas
--
--
-- 450-1070
--
14-65
--
MOF-5
C24H12O13Zn4 12,15
--
3800
76
120(300K) 970(40bar)
⑤很多开放位点
储存气体的良好“容器”
O. M. Yaghi, et al., Science, 2007, 316, 268-272.
7
3D COFs的构建
Y. Yan, et al., J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 8352-8355.
8
二、COFs合成方法
2.1 溶剂热法
50 2
50 2
[EtOH] -H P-COF 50 2
[EtNH ] -H P-COF 2 50 2
Carbon dioxide adsorption capacity
15
D. Jiang, et al., J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 7079-7082.
3.2 在催化中的应用
共价有机骨架聚合物(COFs)的 合成及应用
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目录
一、COFs材料介绍 二、 COFs材料合成方法 三、 COFs材料应用 四、小结和展望
2
一、COFs材料介绍
1.1 COFs的概念 共价有机骨架聚合物（Covalent organic frameworks） 简称COFs，是以轻元素C、O、N、B等以共价键连 接而构建，经热力学控制的可逆聚合形成的有序多孔 结构的晶态材料。
160
2
140
-OH
120
-COOH
小结：孔道修饰策略得到了一
100
RCOO-
80
Et-
60
40
系列由直接缩合反应难以得到 的孔道多样化的COFs,并且经 过修饰的COFs表现出了明显
20
优化的CO2吸附能力。
0
H P-COF 2
[Et] -H P-COF 25 2
[MeOAc] -H P-COF [AcOH] -H P-COF
1.2.2 按空间构型分类：2D COFs 和3D COFs
2D COFs的构建方法：
D. Jiang, et al., Chem. Soc. Rev., 2012, 41, 6010-6022.
6
3D COFs的构建方法
3D COFs的特点： ①通过共价键连接扩展形成网状结构 ②具有较大的BET值（可达4000m2g-1） ③更高的热稳定性（400-500℃） ④密度小（最低至0.17cm-3g-1）
A. 骨架杂原子配位金属引入催化位点 骨架官能团衍生化引入催化位点
设计策略
B.单体导入官能团作为催化位点
16
骨架杂原子配位金属引入催化位点
Entry
1 2 3 4
R
X Time(h) Yield(%)
I
3
96
I
2
97
Br 2.5
98
Br 3
97
W. Wang, et al., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 19816-19822.
A. Thomas, et al., Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 3450-3453.
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2.4 其他合成方法
单层COFs的合成
W. R. Dichtel, et al., Science, 2011, 332, 228-231.
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COF-103的BET 4210m2 /g
微波条件下反应
100℃，60min
microwave tube
特点：合成时间短，反应温度相对更低
TpPa-COF
L. Wang, et al., Chem. Commun., 2015, 51, 12178-12181.
10
2.3 离子热法合成COFs
ZnCl2
400℃，40h
不同的单体
CTF（ Covalent TriazineBased Frameworks ）系 列材料
MOF-177
C54H30O13Zn4 11,17
--
4750
75.2
--
O. M. Yaghi, et al., J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 8875-8883.
1490(40bar)
14
COFs孔道功能化储存二氧化碳的研究
CO2 uptake(mg g-1)
-NH
高比 表面
2.5 COFs的性质
热稳定 共价键连接，300-500℃ 性高
规整结构,有序孔
多孔 晶体
COFs
孔径范 从微孔到介孔 围宽
结构 多样
低密度
COF-108低至 0.17cm3g-1
结构单元多样化 13
三、 COFs的应用
3.1 气体储存
Material
Composition
pore Vp,DR/ size/Å cm3g-1
动力学控制
无序多孔材料
热力学控制
O. M. Yaghi, et al., Science, 2005, 310, 1166-1170.
COFs
3
COF-1和COF-5的构建
COF-5
O. M. Yaghi, et al., Science, 2005, 310, 1166-1170.
4
1.2 COFs材料的分类
SBET/ m2g-1
H2 uptake/ CH4 uptake/ CO2 uptake/
mg g-1
mg g-1
mg g-1
COF-1
C3H2BO
9
0.3
750
14.8
40
230
COF-5
C9H4BO2
27
1.07
1670
35.8
89
870
COF-102
C25H24B4O8
12
1.55
3620
72.4
溶剂：均三甲苯/二氧六环混合
脱气 密封
120℃，3d
Pyrex tube
特点：对COFs材料具有较好的普适性，但合成时间 较长，温度较高
O. M. Yaghi, et al., Science, 2005, 310, 1166-1170.
9
2.2 微波辅助法合成COFs
溶剂：均三甲苯/二氧六环/乙酸混合