【摘 要】
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尽管目前具有二维共价有机网络(2D Covalent Organic Networks,2D-CON)结构的合成二维聚合物材料发展迅速;然而,构筑既具有精确的长程横向有序性又具有结构变形性的2D-CON材料
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尽管目前具有二维共价有机网络(2D Covalent Organic Networks,2D-CON)结构的合成二维聚合物材料发展迅速;然而,构筑既具有精确的长程横向有序性又具有结构变形性的2D-CON材料仍然是一个巨大的挑战。现已报道的2D-CON材料主要是通过刚性对称性单体分子之间的可逆动态共价化学反应进行制备,这种构筑策略使所制备的2D-CON材料往往具有较差的结构变形能力,从而限制了这类材料的应用范围。本论文首次提出一种基于非共价预组织大环构筑基元的新策略,并将其成功应用于构筑具有独特非共价连接骨架的结构可变形性二维共价有机框架(Covalent Organic Framework,COF)。首先,我们设计并合成了一类含有脲基嘧啶酮(UPy)四重氢键模块的环状二胺单体,通过其与1,3,5-三甲酰基间苯三酚之间的溶剂热缩合反应成功制备了一种骨架中含有UPy四重氢键二聚体连接片段的COF材料(UPy-COF)。通过FT-IR光谱、固体核磁氢谱以及碳谱、XRD粉末衍射和计算模拟、SEM和TEM等一系列表征实验证明该UPy-COF具有层状周期性二维网络结构。进一步研究结果表明,使用酸(三氟乙酸,TFA)可以对UPy-COF骨架中的UPy模块进行质子化并破坏四重氢键二聚作用,从而使其发生显著的结构变形;继续使用碱(三乙胺,NEt3)对酸化后发生结构变形的UPy-COF进行处理,则可以恢复其周期性二维网络结构。本论文不仅利用含有四重氢键连接基序的构筑基元成功制备了一类具有独特酸/碱调控结构可变形能力的新型2D COF材料,同时也为其他拓扑结构类型的长程有序性结构可变形共价有机网络材料提供了一种新的普适性构筑策略。
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