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共价有机 骨架 (COFs)是一类新兴的结晶多孔聚合物,受到了极大的关注和研究兴趣。COF 可分为二维 (2D) 和三维 (3D) 类似物。类似于多孔石墨烯的结构,二维 共轭 COFs在气体存储和分离、多相催化、传感、光催化、环境修复、药物输送、能量存储和转换等许多领域都表现出广阔的前景。然而,用于晶体二维 COF的高通量生产的有效结构设计仍然具有挑战性。

在这个文章中, 陈龙 教授总结了课题组最近对二维共轭 COF 的设计、合成和应用探索的贡献。

首先,作者提出了一种高效的“二合一”策略,用于简便地合成具有良好重现性和溶剂适应性的二维亚胺 COF。由于这种精心设计的分子设计策略,我们可以轻松调节 COF 的 拓扑 结构并制造 COF 薄膜。此外,作者开发了两种方法来通过使用平面构建块和给体-受体结构来稳定 2D 共轭 COF。

作者还提出了一种骨架工程策略来设计 COF 作为电极材料,通过该策略,氧化还原 活性 邻苯醌部分逐步结合到等结构二维亚胺连接 COF 的骨架中。该策略能够对一系列具有类似结构但具有不同数量的储能活性位点的二维共轭 COF 进行系 统研究,这为揭示潜在的结构 - 性质关系提供了一个很好的平台。

此外,作者最近开发了一种新型芳胺连接的二维共轭 COF 。电活性二苯胺键赋予这些二维共轭 COF 扩展共轭和提高稳定性,这也赋予这些 COF 优异的赝电容储能性能。此外,还引入了定制的富硫 COF ,它们是通过在 COF 骨架上选择性引入多硫化物或磺酰基来合成的,用于锂存储和质子传导。最后,提出了二维共轭 COF 在实际应用中面临的主要挑战及其未来前景。

作者希望这个文章能够在不久的将来在二维共轭 COF 领域,特别是在一些新兴的跨学科研究领域中引起新的启发和创新工作。

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文献 链接

2D Conjugated Covalent Organic Frameworks: Defined Synthesis and Tailor-Made Functions

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00693