【摘 要】
:
共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs),是一种由轻质元素组成,通过共价键连接的具有一定孔隙和结晶度的多孔有机聚合材料。由于密度低、孔道有序、结构可调节等特性,使其在气体存储与吸附、催化、能量储存与转化、传感器、光电器件等领域得到广泛应用。尤其在光催化领域,COF材料已经展现出令人瞩目的催化性质,主要由于COF材料超大共轭结构及独特的排列方式,在光照激发下,
【基金项目】
:
国家自然科学基金(批准号:21908038); 河北省自然科学基金(批准号:B2018201118); 河北省高等学校科学技术研究项目(批准号:QN2018049);
论文部分内容阅读
共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs),是一种由轻质元素组成,通过共价键连接的具有一定孔隙和结晶度的多孔有机聚合材料。由于密度低、孔道有序、结构可调节等特性,使其在气体存储与吸附、催化、能量储存与转化、传感器、光电器件等领域得到广泛应用。尤其在光催化领域,COF材料已经展现出令人瞩目的催化性质,主要由于COF材料超大共轭结构及独特的排列方式,在光照激发下,光生电子-空穴对有效分离,促使载流子在骨架内流动。尽管COF材料在光催化领域已经取得了阶段性成果,但弱的可见光吸收能力、电子-空穴对的快速复合、化学稳定性等因素仍然限制其进一步发展。基于此,本文设计合成了一系列光催化性能优异且稳定的可见光响应共价有机框架光催化剂,并探索其在光催化有机氧化反应中的催化性能及应用。第一部分,设计并合成了亚胺键连接的AB堆积纤维状的蒽醌基AQ-COF材料,与之前文献合成的AA堆积球状的AQ-COFDMF进行对比,发现其作为光催化剂在无金属可见光下催化硫醚的选择性氧化反应中,展现出更加优异的催化性能。系列光电性能测试证明,AQ-COF独特的形貌和结构能够明显提高光生电子-空穴对的分离效率,进而提高光催化性能。通过系列中间体捕获实验和光谱实验,提出了光催化AQ-COF生成超氧自由基与单线态氧活性物种协同氧化硫醚选择性氧化的催化机理。第二部分,以简单的三聚氯氰与噻吩为原料通过傅-克反应合成给体-受体型共轭有机聚合物(TTCOP)。为了改善其光催化性能,我们采用原位合成法,创新性地将氮化硼(BN)引入TTCOP框架网络内,合成了无金属的异质结光催化剂(BN@TTCOP)。通过系列光电性能测试发现,BN的加入能够有效调节TTCOP的可见光吸收范围以及带隙,带负电荷的BN可能通过静电相互作用从TTCOP表面吸引光生空穴,从而大大提高了光生载流子的分离和传递速率。将不同比例BN掺杂的BN@TTCOP光催化剂应用于可见光催化的硫醚选择性氧化反应中研究其催化性能,发现最优催化剂BN@TTCOP-2的催化效果近似为TTCOP的两倍。第三部分,构建了一个同时含有苯并噻二唑和三嗪基团的可见光响应的共价有机框架,其形态和结晶度可以通过简单的合成条件的变化进行调节。为了揭示光催化性能与结构和形貌之间的关系,通过单体的改变合成了类似的COFs。通过系列光电性能研究发现,电子结构和形貌会显著影响光电性能和光催化性能。研究发现,含苯并噻二唑和三嗪单元、排列有序、晶型较好的COF更有利于电荷转移和分离效率,在可见光下对胺类化合物的无金属光催化氧化偶联中表现出优越的光催化活性,并具有良好的可循环性。本研究结果揭示了COFs的结构和形貌之间存在着内在的协同效应,并通过系列表征给出了可能的反应机理。
其他文献
区块链技术是近年来的新兴技术之一,具有去中心化、信息不可篡改、信息可追溯等特点,随着时间不断推移,现已成为各国自主创新的重点研究方向。区块链技术与金融领域的需求完美契合,在金融领域拥有巨大的发展前景,可用于信息管理、支付清算、金融贸易等诸多领域,目前,我国商业银行已纷纷开始研究业务领域内的区块链创新应用。黑名单客户管理作为银行业风险管控的核心领域之一,一直受到银行业和监管机构的高度关注。目前,国内
肺癌是威胁人类生命健康的恶性肿瘤之一。计算机断层扫描(CT)技术在肺癌的早期筛查、诊断和临床治疗等过程中发挥着至关重要的作用。但是CT图像中信息丰富,如何检测到感兴趣区域并准确地分割肿瘤仍然是计算机辅助诊断领域的一个难题。针对CT图像的处理以及肿瘤分割,由于不同肿瘤之间的特征各有不同,尤其是部分肿瘤的生长会对周围组织产生排挤,导致肿瘤的部分区域未在正常肺实质轮廓内,极大地增加了肿瘤分割的难度。本文
随着人们对公共安全与隐私意识的不断提高,越来越多基于生物特征的识别技术被应用到安防领域,但在疫情期间传统生物特征如虹膜、人脸、指纹等,在进行识别时有着近距离接触以及不能存在遮挡等要求,会带来感染病毒的风险,而步态具有非接触性、非侵犯性、易感知等特点,可以很好的解决上述问题。然而,对于步态识别,行人的轮廓会随着图像采集设备与行人的角度而发生改变。为此,本文基于改进的胶囊网络,对跨视角步态识别问题进行
目的:分析医院门诊中药处方存在的问题,并提出管理建议,以提高中药处方质量,保证中药应用的安全性。方法:随机抽取新昌县中医院2017年门诊中药处方,每月300张,对处方书写的规范性和用药的合理性进行评价。结果:点评处方中,女患者处方1 957张,男患者处方1 643张,患者年龄为1~89岁,处方用药为2~32味。其中不合理处方323张,以药物用量不规范、配伍禁忌、特殊用法未标注、缺少中医诊断最为常见
忆阻器(Memristor)作为第四种基本电路元件,被广泛应用于信息存储、逻辑运算、神经网络、机器学习等众多领域,现今已经成为研究热点。传统器件存在着开关电压分布不够集中、开关速度慢等缺点,这严重的影响了忆阻器的发展。叠层结构忆阻器能使导电细丝更容易在叠层交界面处形成与断裂,进而改善开关特性,因此本文提出了基于Pt和Cu底电极的叠层忆阻器。同时,二维材料在宏观上非常薄,GeS具有较宽的禁带宽度,因
纤毛虫原生动物是一大类生存于多种生境中的单细胞真核生物,是纤毛门中特化程度最高等的类群。纤毛虫是土壤及水体生物群落的重要组成部分,在生态系统的物质循环及能量流动中扮演着非常重要的角色。腹毛类纤毛虫处于单细胞真核生物分化的最高阶段,具有关键和特殊的系统发育地位,在细胞学、遗传学以及真核生物起源与进化等领域具有重要意义。尽管迄今纤毛虫具有300多年的研究历史,数千种腹毛类纤毛虫物种已被报道和描述,但仍
忆阻器是可以依靠电场驱动的器件电阻的连续变化来模拟神经突触权重变化的新型半导体器件,融合了存储和计算两种功能。因此,它的出现打破了传统意义上具有数字计算功能的冯·诺依曼体系结构。忆阻器作为一种非易失性存储器,已被证明可以模拟神经形态计算,类似于大脑中的原位信息处理。另一方面,作为用于可穿戴和可植入电子器件的人工生物突触,生物忆阻器在神经形态计算中已引起越来越多的关注。迄今为止,生物忆阻器已经实现了
概述了甲基丙烯酸甲酯(MMA)的合成方法,包括丙酮氰醇法、异丁烯法及乙烯法,并分析了各个合成方法的优缺点,丙酮氰醇法使用有毒原料HCN并会产生大量废料,不符合绿色生产要求,将会面临逐步淘汰,异丁烯法及乙烯法生产过程绿色清洁,符合我国国情及战略需求,是未来的主要发展方向。此外,也对用于异丁烯法生产MMA的钯系催化剂及金系催化剂进行了分析。
激光雷达是一种利用光学手段来获取目标的距离、方位、速度等信息,并实现对目标的三维空间成像。因其具有测量精度高、响应速度快和高分辨率等优势,使得激光雷达在军用和民用领域都有十分广阔的应用前景。近年来,随着人工智能、自动驾驶、无人飞机在各方面得到广泛的研究和应用,这使得激光雷达成为这些智能设备实时获得空间位置和运动信息的重要传感器。因此,对于研究新型激光雷达成像技术,提高雷达系统的成像性能以及更准确的
癌症和病原菌感染一直威胁着人们的生命健康安全。抗生素作为传统的抗菌小分子,由于其固有的抗菌活性被广泛应用于病原菌感染治疗。此外,一些抗生素本身还具有识别特定病原菌的能力或光动力活性。因此,基于抗生素分子的多功能性,结合纳米材料的相关特性,构建多功能纳米材料,以发展抗肿瘤抗菌的新方法,对于生物医学及人类生命健康研究具有重要意义。本论文结合抗生素的光动力活性和DNA良好的生物相容性制备了DNA纳米粒子