复旦大学魏大程教授课题组:大尺寸COF超快单晶聚合
通讯作者:魏大程
通讯单位:复旦大学高分子科学系
图1. 超临界溶剂热聚合:(a)COFTP-Py合成示意图;(b)晶体尺寸和生长速率(sc-COFs和os-COFs)与其他结果相比。红星表示sc-CO2中的最佳结果;(c、d)sc-COFTP-Py(5分钟)和os-COFTP-Py(3天)的SEM图像;(e)sc-COF(5或90分钟)、os-COF(3天)、os-COF(30或90分钟)的PXRD。特征峰用星星标记。比例尺为10 μm。
图2. 晶体结构的表征:(a)COFTB-BA的俯视图和侧视图;(b)sc-COFTB-BA的横截面TEM图像。插图是从虚线中获得的FFT;sc-COFTB-BA(c)、sc-COF5(d)和sc-COFTP-Py(e-g)的TEM。插图是相应的SAED;(h-j)从(g)中红色圆圈标记的区域sc-COFTP-Py晶体的高分辨率TEM图像;os-COFTP-Py的TEM(k)和放大TEM(l)图像。0.20毫米长的sc-COFTP-Py晶体(m)和sc-COFTP-Py晶体(n)的OM和交叉偏振OM图像。比例尺:20 nm in(b-d),(h-j),50 nm in(f,l),200 nm in(k),2 μm in(g),10 μm in(e),50 μm in(m)和(n)。
图3. 单晶聚合机理。在有机溶剂或sc-CO2中聚合的示意图。在sc-CO2中,单体、低聚物和副产物在中孔和微孔中的超快速扩散加速了聚合以及错误检查和校对,而合适的溶解度加速了垂直外延生长,从而实现了几分钟的增长的单晶。
图4. 偏振光致发光:(a)θ=0°和90°时,sc-COFTP-Py和os-COFTP-Py的偏振荧光显微镜图像和示意图;(b)不同θ下的角度相关PL强度。插图是sc-COFTP-Py晶体的光学显微镜图像;(c)θ为0°、30°、60°、90°时晶体的PL光谱。DR(定义为IPL(max)/IPL(min))计算为43.5。(a)中的比例尺为10 μm,(b)中的比例尺为20 μm。
参考文献:
Lan Peng, Qianying Guo, Chaoyu Song, Samrat Ghosh, Huoshu Xu, Liqian Wang, Dongdong Hu, Lei Shi, Ling Zhao, Qiaowei Li, Tsuneaki Sakurai, Hugen Yan, Shu Seki, Yunqi Liu, Dacheng Wei, Ultra-fast single-crystalpolymerization of large-sized covalent organic frameworks, Nat. Commun. 2021, https://www.nature.com/articles/s41467-021-24842-x.