近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心韓寶航課題組和施興華課題組，聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院大學(xué)何裕建課題組，開(kāi)發(fā)出兩種具有三葉草孔形狀的共價(jià)有機(jī)框架，并揭示了新型kgd-v拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這一材料表現(xiàn)出優(yōu)異的大氣集水能力。
當(dāng)前，水資源短缺問(wèn)題日趨嚴(yán)重，利用多孔材料在空氣中捕獲水是緩解水資源短缺的方式之一。孔的大小和規(guī)整性決定水分子在孔隙填充過(guò)程中的濕度（RH）起點(diǎn)和動(dòng)力學(xué)。通常，孔徑小于1.2 nm的孔隙可在RH <?70%的條件下進(jìn)行陡峭的孔隙填充，表現(xiàn)出較高的水吸附量。進(jìn)行陡峭吸附的濕度越低，材料孔徑便要越小。
kgd拓?fù)浔徽J(rèn)為是構(gòu)建尺寸小于1.2 nm的微孔的候選者。具有kgd拓?fù)涞亩SCOFs由C6-和C3-對(duì)稱單體構(gòu)成。而C6-對(duì)稱單體的類型較少且合成困難，阻礙了具有kgd拓?fù)涞亩SCOFs的發(fā)展。該研究提出通過(guò)C2v-和C3-對(duì)稱單體的方法來(lái)構(gòu)建新型kgd-v拓?fù)洹＿@些clv-COFs在平面內(nèi)形成規(guī)則排布的類似三葉草形狀的孔。這在獲得具有小孔徑COF的同時(shí)減少了合成難度。
粉末X射線衍射測(cè)試與高分辨透射電子顯微鏡證實(shí)clv-COFs具有優(yōu)異的結(jié)晶性。clv-COF-1和clv-COF-2的比表面積分別為300?m2?g–1和220?m2 g–1。clv-COF-1和clv-COF-2的主孔徑分別為1.0 nm和1.2 nm。這些具有kgd-v拓?fù)涞腸lv-COFs中的孔徑與kgd拓?fù)渲械睦碚摽讖揭恢隆lv-COF-1在動(dòng)態(tài)水蒸氣吸附測(cè)試中表現(xiàn)出典型的S形水吸附曲線，并在RH = 50 %時(shí)表現(xiàn)出的最大吸附容量為131 mg g–1。實(shí)際條件下的空氣集水實(shí)驗(yàn)中，100分鐘內(nèi)即可完成一個(gè)集水周期。在28°C、RH = 45%的條件下，clv-COF-1的大氣集水能力可達(dá)1.73 L kg–1 d–1。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（JACS）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
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共價(jià)有機(jī)框架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究取得進(jìn)展
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