多孔三环氧杂杯芳烃笼型分子的合成及其气体吸附性能研究

批准号:
21672078
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
张春
依托单位:
学科分类:
B0503.有机功能材料化学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
王震、胡航、朱鹏程、马辉、陈静静、翟天龙
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中文摘要
有机笼型分子具有特定的分子内空腔与良好的溶解性,已将孔材料的研究推上了新的高度,但结构不稳定、合成成本高、功能化修饰难等缺点却限制了其进一步应用。本项目以具有聚集诱导发光特性的四苯乙烯衍生物为构筑单元,利用简单经济的芳烃亲核取代反应,一步合成以稳定的芳醚键为连接单元、具有荧光性能的三环氧杂杯芳烃笼型分子,实现结构稳定的有机笼型分子的简单、经济、功能化合成。该笼型分子能通过改变构筑单元或后修饰的策略,调控分子内/外孔道与气体分子尺寸相匹配并改善笼型分子与气体分子间的相互作用力,实现气体分子的选择性吸附。同时,利用其良好的溶解性,通过掺杂的方式制备笼型分子/高分子复合物膜,可实现气体分子的选择性分离。另外,借助荧光分析技术,有望实现对芳香化合物吸附过程的可视化监测。项目通过笼型分子的设计与合成、结构与孔性能的构效分析、气体的吸附分离及吸附过程的可视化研究,为发展新型有机笼型分子孔材料奠定基础。
英文摘要
With the characteristics of good solubility and inherent internal voids, organic cages have attracted considerable attentions and have been recognized as one of the most important directions in porous materials. However, the structure instability, high synthetic cost and functional difficulties for cages are potential drawbacks for certain applications. . In this project, we are going to use tetraphenylethylenes as building blocks to construct fluorescent tricyclooxacalixarene cages by one-pot nucleophilic aromatic substitution (SNAr) reactions. These resultant cages bear size-controllable intra-/inter- molecular voids by changing the size of building blocks or post-modification to match the different gas molecules or improve the interactions between cages and gas molecules, and therefore selectively adsorb gases. With good solubility, these cages also can be used in cage/polymer composite membranes for gas separation. Moreover, visible detection of the absorption process for aromatic compounds might be realized by fluorescent analytic techniques. . This project covers synthesis of tricyclooxacalixarene cages and evaluation of their gas adsorption ability, which may lay a foundation for the development of novel porous materials based on organic cages.
有机笼型分子具有特定的分子内空腔与良好的溶解性,已将孔材料的研究推上了新的高度。本项目利用简单经济的芳烃亲核取代反应,一步合成氧杂杯芳烃笼型分子,研究其孔性能。具体内容如下:.1) 以四苯乙烯氧杂芳烃笼型分子为单体,利用“笼型分子到框架结构”的策略,有效克服了笼型分子的窗口-芳烃堆积模式,合成了荧光多孔有机聚合物(pTOC)。与笼型分子单体TOC相比,网络化笼型分子(pTOC)具有更好的多孔性能,包括BET比表面积和CO2捕获能力。此外,pTOC在甲醇分散体系可实现对 CO2 荧光增强响应,且可通过 NH3·H2O 中和或加热去除吸附的 CO2 使其荧光恢复。多孔聚合物同步实现了 CO2 的吸附与荧光识别。 .2)设计并合成了一种高荧光量子产率(Φf = 70%)的四苯乙烯氧杂杯芳烃,并以其为构筑单元成功构建了一种蓝色荧光多孔聚合物。利用多孔聚合物的特定尺寸的孔道(11 Å)吸附客体染料氯化三(2,2′-联吡啶)钌(Ⅱ)(9.6 Å),通过荧光能量共振转移(FRET),发展了一种稳定性的白光发射材料。.3)以氧杂杯芳烃笼型分子为核,通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应合成了一种具有温敏特性的星状聚合物。该聚合物在水溶液中组装成尺寸为153 nm 的纳米粒,并可负载不同比例的客体荧光染料化合物和尼罗红(NR),通过多级 FRET 构建多色发光混合纳米粒(包括白色发光混合纳米粒 WNPs)。 WNPs表现出对温度可逆性荧光颜色改变(温度分辨率小于 0.5 ℃),并可作为一种高效荧光探针实现对细胞内温度进行监测。.4)通过 SNAr 反应构建了三种双环氧杂杯芳烃笼型分子。化合物在固态下组装成具有一维连续孔道的多孔框架结构,并实现CO2 和 N2 的高选择性吸附(CO2/N2 = 106,273 K);以笼型分子为单体,通过Yamamoto-type Ullmann 交联反应改变其“窗-芳环”组装模式并构建具有稳定连通的外部孔道的多孔有机聚合物。相比于单体笼型分子,聚合物的BET 比表面积和对 CO2 吸附性能明显提升,而且证明三嗪单元的引入可提升孔材料对 CO2 的吸附性能及对 CO2/N2 的吸附选择性。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
Highly dispersed gold nanoparticles anchoring on post-modified covalent organic framework for catalytic application
高度分散的金纳米颗粒锚定在后改性共价有机框架上用于催化应用
DOI:10.1016/j.cej.2019.123471
发表时间:2020-07-01
期刊:CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
影响因子:15.1
作者:Zhang, Qing-Pu;Sun, Yu-ling;Zhang, Chun
通讯作者:Zhang, Chun
Hyperporous Carbon from Triptycene-Based Hypercrosslinked Polymer for Iodine Capture
来自三蝶烯基超交联聚合物的超多孔碳用于碘捕获
DOI:10.1002/admi.201900249
发表时间:2019-05-01
期刊:ADVANCED MATERIALS INTERFACES
影响因子:5.4
作者:Zhang, Qing-Mei;Zhai, Tian-Long;Zhang, Chun
通讯作者:Zhang, Chun
Pentiptycene-based microporous polymer for removal of organic dyes from water
用于去除水中有机染料的基于戊烯的微孔聚合物
DOI:10.1016/j.eurpolymj.2019.109216
发表时间:2019
期刊:European Polymer Journal
影响因子:6
作者:Ou Qiang;Zhang Qing-Mei;Zhu Peng-Cheng;Zhang Qing-Pu;Cheng Zhiming;Zhang Chun
通讯作者:Zhang Chun
Porous Organic Polymer from Aggregation-Induced Emission Macrocycle for White-Light Emission
用于白光发射的聚集诱导发射大环多孔有机聚合物
DOI:10.1021/acs.macromol.8b01632
发表时间:2018-10-09
期刊:MACROMOLECULES
影响因子:5.5
作者:Wang, Zhen;Yan, Sen;Zhang, Chun
通讯作者:Zhang, Chun
Electrospun nanofibrous membrane of porous fluorine-containing triptycene-based polyimides for oil/water separation
用于油/水分离的多孔含氟三蝶烯基聚酰亚胺电纺纳米纤维膜
DOI:10.1039/c7ra01614j
发表时间:2017
期刊:Rsc Advances
影响因子:3.9
作者:Zhai Tian-Long;Du Qing;Xu Sheng;Wang Yan;Zhang Chun
通讯作者:Zhang Chun
PRDM16调控足细胞胰岛素抵抗在糖尿病肾病中的作用及其机制
- 批准号:82370728
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:49万元
- 批准年份:2023
- 负责人:张春
- 依托单位:
手性多孔三蝶烯网络的界面聚合实现对映异构体的高效分离
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:张春
- 依托单位:
天冬酰胺内肽酶在糖尿病肾病足细胞骨架调控中的作用及机制
- 批准号:81974096
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:53.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:张春
- 依托单位:
周细胞MDM2-β8整合素信号通路在糖尿病肾病与视网膜病变中的作用及其机制
- 批准号:81974096
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:300万元
- 批准年份:2019
- 负责人:张春
- 依托单位:
富氮配体桥连三蝶烯微孔聚合物增强金属离子配位同步实现二氧化碳捕获与转化
- 批准号:21875079
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:张春
- 依托单位:
MAD2B介导的细胞周期再进入在FSGS足细胞损伤中的作用及其机制
- 批准号:81770711
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:张春
- 依托单位:
MDM2介导的有丝分裂灾难- - -糖尿病肾病足细胞损伤的新机制
- 批准号:81470964
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:73.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:张春
- 依托单位:
NADPH氧化酶介导的NLRP3炎症小体活化在足细胞损伤中的作用
- 批准号:81170662
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:张春
- 依托单位:
六苯并蔻修饰的新型三蝶烯的合成、组装及其性能研究
- 批准号:20902031
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:张春
- 依托单位:
CD2AP在蛋白过负荷所致足细胞损伤中的作用机制
- 批准号:30871174
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:8.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:张春
- 依托单位:
国内基金
海外基金
