傳統(tǒng)的溶劑熱或水熱反應(yīng)仍是一種用于合成結(jié)晶多孔材料的主流方法,如共價有機框架（COFs）。該過程合成COFs通常需要高溫、高壓的密閉體系和較長的反應(yīng)時間,而采用溫和高效的能量輸入體系用于快速合成COFs仍具有挑戰(zhàn)性。本研究通過電子束輻照,在室溫下快速合成二維亞胺鍵連接的COFs。該過程中,輻射能作為一種新的能量輸入模式替代傳統(tǒng)的熱能用于COFs合成。電子束輻照制備COFs能在室溫下幾分鐘內(nèi)實現(xiàn),且該過程可調(diào)控,可用于大規(guī)模生產(chǎn)。吸收劑量對合成COFs的結(jié)晶性能、BrunauerEmmett-Teller比表面積、微觀形貌和熱穩(wěn)定性等產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。該合成策略具有普適性,不僅成功合成出已知的剛性COFs,而且也合成了一系列新的柔性COFs。 

【文章來源】：輻射研究與輻射工藝學(xué)報. 2020,38(05)CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

電子束輻照合成EB-COF-1示意圖[16]

EB-COF-1化學(xué)結(jié)構(gòu)、微觀形貌、熱穩(wěn)定性、結(jié)晶性及多孔性能的詳細(xì)表征見圖2。EB-COF-1的紅外光譜圖（FTIR，圖2 (a））和X射線光電子能譜（XPS，圖2(b））都證明了–C=N的存在，表明了亞胺鍵連接的產(chǎn)物生成。從掃描電子顯微鏡（SEM，圖2(c））圖片中發(fā)現(xiàn)，EB-COF-1由密集的球狀顆粒堆積而成，且顆粒的平均直徑約為250 nm。從熱重（TGA，圖2(d））曲線中可知，EB-COF-1具有高的熱穩(wěn)定性，能穩(wěn)定至410℃。通過粉末X射線衍射儀對EB-COF-1的結(jié)晶性能進(jìn)行了測試，粉末X射線衍射（PXRD，圖2(e））譜圖呈現(xiàn)出典型的二維COFs的衍射峰，且低角度2θ為3.9°左右的衍射峰峰強很強，表明了成功制備出了二維EB-COF-1，且具有很高的結(jié)晶性能。此外，理論模擬結(jié)果指出，EB-COF-1的層與層之間更傾向于AA的堆積模式。通過77 K下N2吸附-脫附實驗測試，EB-COF-1的Brunauer-Emmett-Teller(BET）比表面積為738 m2/g，且呈現(xiàn)出經(jīng)典的I型吸附等溫線（圖2(f）），表明EB-COF-1存在微孔。

我們也研究了不同吸收劑量對合成EB-COF-1的影響，在電子束下分別照射了8 s、160 s、480 s和800 s，累積吸收劑量分別對應(yīng)為5 k Gy、100 k Gy、300 k Gy和500 k Gy。通過一系列的表征表明，吸收劑量對所制備的EB-COF-1的宏觀形貌（圖3(a））、微觀形貌（圖3(b））、結(jié)晶性能（圖3(c））、BET比表面積（圖3(d））和熱穩(wěn)定性（圖3(e1)～(e4））產(chǎn)生了巨大影響。圖3 不同吸收劑量下制備出的EB-COF-1:(a）實物照片；（b）掃描電子顯微鏡圖片；（c）粉末X射線衍射圖；（d)77 K下氮氣吸附（實圈）和脫附（空圈）曲線；（e1)～(e4）熱重曲線[16]


本文編號：3479158