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基于偶氮(-N=N-)的COFs负载磷酸用作质子传导
发布时间:2020-09-03     作者:harry   分享到:

COFs在半导体材料、调节器器、固体储藏和分割多等方面各有正常的选用利润,但其在质子牵张反射膜多等方面的选用亟待进步的挑战。近年里来,质子牵张反射膜在锅炉燃料电池箱中各有切不可被忽视的的作用,使用的质子牵张反射膜为Nafion膜,而Nafion膜的制造费较高,热效率低,故而获得新的代换的原材料任重道远。

MOFs也能作作质子传导电流膜,但其留存易溶解、热平稳差、造成紧密膜不便等的条件而影响了它的使用。COFs非常易工作化,具备着特好的平衡性和能加工性等的特点,这使其在质子交流膜的软件应用上具备着好大的有潜力。

在本作业中,作著灵活运用三甲医院酰基间苯三酚(Tp)和4,4'-偶氮二苯胺(Azo)或4,4'-二氨基二苯乙稀(Stb)内的Schiff碱不良反应转化成COFs(Tp-Azo和TP-Stb)。两个COF对热开水、强酸强碱和碱媒介包括较高的稳定的性,添加磷酸后,Tp-Azo在水(σ=9.9×10−4S cm−1)和无水壮态(σ=6.7×10−5 S cm−1)下表中兼备尽量的质子肌肉收缩性。该篇文章以“Phosphoric Acid Loaded Azo (-NN-)Based Covalent Organic Framework for Proton Conduction”为题收录在J. Am. Chem. Soc.上(2014,DOI:10.1021/ja502212v)。

 

文图寄语

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图一:(a)4 - [(E)-苯基-重氮基]苯胺磷酸二氢盐的结晶体形式(b)Tp-Azo和Tp-Stb的组成提示图。

 

将Tp(63 mg,0.3 mmol)与Azo(96 mg,0.45 mmol)或Stb(128 mg,0.45mmol)多普勒彩超融化在二甲基乙酰胺(DMAc)和邻二氯苯(DCB)(V=1:1,共3mL)相转移催化剂中,接下来经途三回冰冻晾干-抽进口真空-化开多个部骤,而为于120℃下真空体填料密封常温摆放3天。第三,将所得税的终产物过滤器互用异丙醇洗衣,正空下150℃粗糙12h既可以。


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图二:(a)Tp-Azo(蓝)和Tp-Stb(绿)及其模拟系统堆叠空间结构的PXRD图谱,(b)FTIR光谱仪,(c)Tp-Azo(蓝)和Tp-Stb(绿)和Tp-Azo竞聚率(红)的13C谱。


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图三:(a)由于H3PO4质量浓度的加剧,Tp-Azo一人的紫外光-因而光谱仪的转变,(b)H3PO4清理前一天,Tp-Azo和Tp-Stb的 31P CP-NMR,(c)HCl加工整理(红)和煮沸加工整理(橘色)过的Tp-Azo或是原本的Tp-Azo(蓝)的PXRD,(d)HCl整理(红)和热水整理(红色)过的Tp-Azo相应默认的Tp-Azo(蓝)的BET,(e)HCl除理(蓝)过的和最原始的Tp-Stb(绿)的PXRD,(f)HCl处置(蓝)过的和原的Tp-Stb(绿)的BET

 

50 mg Tp-Azo和Tp-Stb都在20 mL开水、酸(9 N HCl/1.5 M H3PO4)和碱(3-6 N NaOH)中浸湿7天,浸水时候Tp-Azo和Tp-Stb体出现良好的的相对稳定量分析和析出性,但Tp-Stb在磷酸治理 后,其孔喉率有着减低,这是为了Tp-Azo中的偶氮基团易质子化另外都可以维持媲美阳离子如聚磷酸盐或磷酸二氢盐,而Tp-Stb的凝结性倒不如Tp-Azo,节构中的孔道不平均。

还,H3PO4还具有较高的质子纯水电导率(10−1 S cm−1),蒸发掉性低(>15 8°C),其质子渗透率高的最主要的因素是成分中富含3种可电离的0-H键。因创作者将这些产品概念用途到COF中,镶嵌偶氮基本材料子导电COFs。

 

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图四:(a)COFS中H3PO4掺入的目的图,PA@Tp-Azo在(b)无水和(c)水标准下的质子水的电导率,(d)PA@Tp-Stb在水分含量水平下的质子导电率,(e)PA@Tp-Azo在含水分经济条件下的Arrhenius曲线图。

 

TGA讲解揭示,TP-Azo的载酸量(5.4wt%)多于TP-Stb(2.8wt%),陆陆续续测定法了Tp-Azo和Tp-Stb、PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb的质子肌肉收缩率,该核查用奈奎斯特图示的半圆来认定。检验结论发现Tp-Azo和Tp-Stb均无质子心脏传导系统用,这意示着COF骨架仅起了维持意义。而PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb发生变化体温的加入,质子肌肉收缩率加入,并在332−~340k时到达大些值。在无水状态下,分析了340 K下PA@TpAzo的质子水的电导率为6.7×10−5 S cm−1,而PA@Tp-Azo在相较温湿度(RH)98%的前提条件下,在332K下出现出9.9或10/4Scm的质子进行率于此,PA@Tp-Azo的纯化能为0.11eV,远不高于Nafion和相对的的MOFs。

PA@Tp-Azo和PA@Tp-Stb呈现了不同的的质子心脏传导系统性个人行为的环境。在H3PO4电流时,TP-AZO表示出有所不同的样色变化无常(粉红色至黑),而TP-STB基本上维持发生变化(灰色的)。并且,从Uv-vis測試中察觉NH或C=C仍坚持不会改变,但TP-Azo的从380nm红移至496nm。这介绍偶氮基和H3PO4中的存在使质子反映的上下级角色,H3PO4是PA@Tp-Azo在湿和无水经济条件下质子心脏传导系统率高的影响原则,而这样原则在PA@Tp-Stb中并未找到着。


个人心得体会

       那就是新闻稿的偶氮和烯烃官能化COF(Tp-Azo和Tp-Stb)用到质子电荷转移用料。即便是Tp-Azo和Tp-Stb的质子心脏传导系统率能给忽略不计入,但其电机负载H3PO4后都具体表现出了好啊的质子电荷转移率,更是是PA@TpAzo在含水量和无水要求均有比较好的减压反射率,而PA@Tp-Stb仅仅在含水分必备条件下的抗扰率好些,对此偶氮基团在加快中质子抗扰的起了功用。