二维共价有机骨架材料的非破坏性插层剥离与应用

基本信息
批准号:21878226
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:范晓彬
学科分类:
依托单位:天津大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨长玉,陈涛,周洲,隽鹏,丁超颖,李淋
关键词:
剥离插层催化共价有机骨架材料二维
结项摘要

Two-dimensional ordered covalent organic frameworks (COFs) are considered to be layered materials that formed by the stacking of graphene-like two-dimensional polymers. Synthesis of single-layer or few-layer COFs is an important route to change the relevant physicochemical properties of COFs, to expand the scope of their applications, and to enhance their performance in many fields. However, the current research is still hampered by the effective preparation of abundant two-dimensional COFs. In order to overcome the problem of poor structural stability and chemical stability of layered COFs during the exfoliation process, a non-destructive intercalation and exfoliation route was proposed, and the mass production of two-dimensional single-layer or few-layer two-dimensional COFs will be achieved. The project will focus on the influence of the reaction conditions and parameters on the intercalation of a series of layered COFs, systematically reveal the rules of their structure change during intercalation, and determine the non-destructive and controllable intercalation conditions. The project will also investigate the efficient exfoliation of the resulting intercalation compounds, establish a new method for the preparation of single-layer or few-layer COFs, and systematically compare and explore the potential and advantage of the resulting two-dimensional COFs in the fields of catalysis and energy storage. The research results of the project are expected to promote the large-scale preparation and industrial application of two-dimensional COFs materials.

二维有序共价有机骨架材料(COFs)被认为是由类石墨烯单层二维高分子经过堆积形成的层状材料。合成单层或寡层二维COFs,是调变COFs相关物理化学性质,进一步拓展应用范围,提升相关性能表现的重要方法和手段。然而,目前相关研究工作仍受困于COFs的有效制备。本项目针对层状COFs材料在剥离过程中结构稳定性和化学稳定性差的难题,创新提出基于层状有序COFs材料的非破坏性插层剥离制备路线,以突破单层或寡层COFs二维纳米材料宏量制备的瓶颈问题。项目将重点研究一系列层状COFs材料在其插层过程中各反应条件和参数的影响,系统性揭示其插层过程中的结构变化规律,确定其非破坏性可控插层条件,研究所得插层化合物的高效剥离,建立起单层或寡层POFs二维纳米材料的制备新方法,并系统比较和探索所得二维COFs在催化及储能等方向的潜能和应用优势。项目研究成果有望促进二维COFs材料的规模化制备及产业化应用。

项目摘要

将层状共价有机框架(COFs)剥离为单层或寡层二维COFs纳米片,是调变COFs相关物理化学性质,拓展应用范围,提升相关性能表现的重要方法和手段。本项目针对层状COFs材料在剥离过程中结构稳定性和化学稳定性差的难题,开发基于层状有序COFs材料的非破坏性插层剥离制备路线,建立起单层或寡层COFs二维纳米材料的高效制备新方法,并系统比较和探索所得二维COFs在催化及储能等方向的潜能和应用优势。项目发现了基于酸-碱反应推动力的COFs可逆插层现象,开发了基于磷酸质子化的层状COFs非氧化插层剥离方法、基于硫酸/过硫酸铵体系的层状COFs可控氧化插层剥离方法、微波辅助的COFs硝基功能化修饰及高效剥离方法。在此基础上,探究了所得COFs纳米片在金属离子电池、光催化、电催化、基因传递、荧光探针等领域的应用前景,开展了边缘氧化、质子化COFs的光催化制H2研究,揭示了其性能提升机理;开展了COFs基单原子催化剂的活性位设计及其电催化CO2RR应用研究;制备了一系列COFs衍生的多级结构碳材料并在电催化ORR方面展现出良好的应用前景;概念性地证明了功能化COFs纳米片的在基因传递中的应用潜力。基于所得研究成果,发表SCI论文10篇,各项考核指标均超额完成。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
3

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
4

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
5

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

DOI:
发表时间:2017

相似国自然基金

1

基于电化学插层修饰的叠层二维共价有机框架层间距调控及应用研究

批准号:21908088
批准年份:2019
负责人:朱远蹠
学科分类:B0814
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于共价有机骨架材料的非均相催化反应研究

批准号:21202013
批准年份:2012
负责人:于金涛
学科分类:B0503
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

偶氮类插层材料的层板剥离和光致变色作用研究

批准号:20773009
批准年份:2007
负责人:蒲敏
学科分类:B0305
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
4

发泡剂插层剥离型水滑石/聚合物发泡材料的研究

批准号:21764004
批准年份:2017
负责人:付海
学科分类:B0505
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目