2014-12-19
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??? 2014年5月21日,國(guó)際著名的材料學(xué)權(quán)威雜志《Advanced Materials》上公開(kāi)發(fā)表化學(xué)化工學(xué)院馮新亮教授、張帆教授研究團(tuán)隊(duì)的題為“Graphene Coupled Schiff-base Porous Polymers: Towards Nitrogen-enriched Porous Carbon Nanosheets with Ultrahigh Electrochemical Capacity”的研究成果。
??? 近年來(lái), 有機(jī)多孔聚合物合成的研究工作成為熱點(diǎn)。它可以廣泛應(yīng)用在氣體吸附、分離、非均相催化,儲(chǔ)能,在分子器件和藥物遞釋等領(lǐng)域。此類材料具有制備方法多樣性、可修飾性、孔徑尺寸可調(diào)控性等特點(diǎn)。
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??? 該課題組的研究成果是基于希夫堿化學(xué)構(gòu)建的多孔聚合物。通過(guò)控制材料的形貌,合成了一些基于石墨烯的希夫堿二維多孔聚合物(TPPs)。整個(gè)合成方案是采用廉價(jià)易得的分子,成功合成出TPPs。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢測(cè),該材料具有高達(dá)43.9%的氮含量、片層的形貌以及762 m2g-1的比表面積。為未來(lái)大規(guī)模生產(chǎn)TPPs材料提供可能。
??? TPPs是制備富氮二維多孔碳(TPC)納米片的較好的前驅(qū)體。研究人員通過(guò)采用10 wt%胺化的氧化石墨烯和1,3-鄰苯二甲醛順利制備TPC-1,在熱分解溫度為700℃,800℃和 900℃時(shí),得到不同氮含量的TPC-1材料,分別達(dá)到12.3%,8.8%和5.6%。其中通過(guò)800℃熱處理而得到的TPC-1具有高達(dá)424 F.g-1的比電容,在已報(bào)道的基于石墨烯的氮摻雜多孔碳材料的研究水平處于領(lǐng)先地位。
?? 該研究工作在馮新亮教授、張帆教授(課題組網(wǎng)站:http://afo.sjtu.edu.cn)指導(dǎo)下由莊小東博士完成。
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原文鏈接:DOI:10.1002/adma.201305040?
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背景知識(shí)
??? 有機(jī)多孔聚合物(porous organic polymers, POPs)是由C, H, O, N, B等輕質(zhì)元素組成的一類具有較大比表面積(specific surface areas, SSAs)和大量孔結(jié)構(gòu)的新型多孔材料。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同, 主要可分為自具微孔聚合物(polymers of intrinsic microporosity, PIMs)、超交聯(lián)聚合物(hypercross-linked polymers, HCPs)、共軛微孔聚合物(conjugated microporous polymers, CMPs)和共價(jià)有機(jī)骨架聚合物(covalent organic frameworks, COFs)。
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