共有結合性有機骨格構造の設計と高速イオン伝導機能の開拓

共价有机骨架结构设计及高速离子传导功能开发

基本信息

  • 批准号:
    17J02255
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.09万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2017-04-26 至 2019-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Covalent organic frameworks (COFs) are a unique class of crystalline porous organic polymer that enables the construction of ordered one-dimensional mesoporous channels with a wide range of promising applications such as adsorption, catalysis, semiconductor, sensing and super capacitors.I introduced crystalline H3PO4 to the pores of a stable TAPT-DMTP-COF and produced H3PO4@TAPT-DMTP-COF with different contents of H3PO4 in the pores. Notably, the H3PO4@TAPT-DMTP-COF achieves an exceptional proton conductivity up to 10^-2 S cm^-1at 160 °C.Previously our group has been successfully developed the concept that the mesoporous channels of crystalline covalent organic frameworks can be designed to be the container of the proton carriers and the proton conductivity has been 2-4 orders of magnitude higher than those of microporous and nonporous polymers.Then I also designed and synthesized COFs with polyelectrolyte units on pore walls by using pore surface engineering method and stable COFs as a precursor. The OH--appended COFs exhibited high OH- conduction. The conductivity of hydroxide ions along the ordered chains reached to 10^-4 S cm^-1 at 80 °C in water, which are four orders of magnitude higher than those of porous polymers reported. The hydroxide ion conduction requires low activation energy of 0.16 eV and occurs via a mechanism of proton hopping in the hydrogen network. These results suggest a new way based on crystalline porous covalent organic frameworks for designing anion-conducting materials.
共价有机骨架(COFs)是一类独特的结晶性多孔有机聚合物,可以构筑有序的一维介孔孔道,在吸附、催化、半导体、传感和超级电容器等方面具有广泛的应用前景。值得注意地是,H3 PO 4 @TAPT-DMTP-COF在160 °C下实现了高达10^-2 S cm^-1的优异质子电导率。此前,我们的小组已经成功地开发了结晶共价有机框架的介孔通道可以被设计为质子载体的容器的概念,并且质子电导率已经达到2- 2S cm ^-1。然后,以稳定的COFs为前驱体,采用孔表面工程的方法,设计合成了孔壁含碳单元的COFs。OH-修饰的COFs具有较高的OH-电导率.在80 °C的水中,氢氧离子沿着有序链的电导率达到10^-4 S cm^-1,比多孔聚合物的电导率高4个数量级。氢氧离子传导需要0.16 eV的低活化能,并且通过氢网络中的质子跳跃机制发生。这些结果为基于结晶多孔共价有机骨架的阴离子导电材料的设计提供了一条新的途径。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hydroxide Anion Conduction in Covalent Organic Frameworks
共价有机框架中的羟基阴离子传导
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Tao;D. Jiang
  • 通讯作者:
    D. Jiang
Design and Synthesis of Polyelectrolyte Covalent Organic Frameworks for Anion Transport
用于阴离子传输的聚电解质共价有机框架的设计与合成
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    S. Tao;D. Jiang;タオ サンサン
  • 通讯作者:
    タオ サンサン
シンガポール国立大学(シンガポール)
新加坡国立大学(新加坡)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Proton conduction in crystalline and porous covalent organic frameworks
  • DOI:
    10.1038/nmat4611
  • 发表时间:
    2016-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    41.2
  • 作者:
    Xu, Hong;Tao, Shanshan;Jiang, Donglin
  • 通讯作者:
    Jiang, Donglin
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陶 閃閃其他文献

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    $ 1.09万
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