传统的臭氧传感和去除材料仍然存在高能耗和低效率等问题。因此,寻求具有高效率和宽的工作条件的新型臭氧响应材料具有重要意义。近日,南开大学Zhenjie Zhang等报道了用于智能感应和高效去除臭氧的共价有机框架(COFs)材料。
本文要点:
1)作者通过2,5-dimethoxyterephthalaldehyde (DMTA)和1,3,5-tris-(4-aminophenyl) benzene (TAPB)反应制备了亚氨基COFs材料,TPB-DMTP-COF。
2)实验表明,该亚胺基COF材料在宽泛的工作条件下(例如,在存在或不存在水分的情况下,在室温下)对臭氧的响应速度极快(<1 s),浓度可低至0.1 ppm。
3)此外,作者发现亚胺基COF材料也可以用作出色的臭氧去除剂,可以高效地将臭氧浓度降低到建议的人类安全限值(<0.1 ppm)以下。
4)作者进一步通过各种表征技术(包括FT-IR, XPS, NMR以及固体UV-Vis 光谱)和分析深入揭示了亚胺基COF材料优异性能的机制。作者发现,在没有水分的情况下,臭氧可以亲核进攻亚胺基,形成硝基,醛和羧酸根; 而在存在水分的情况下,亚胺基更喜欢与水分子结合,以促进C=N质子化为C=NH+基团,从而导致可见的颜色变化。
该工作不仅为臭氧传感和去除铺平了道路,而且为理解基于亚胺的COFs的出色性能提供了坚实的证据。
Dong Yan, et al. Rational Fabrication of Crystalline Smart Materials for Rapid Detection and Efficient Removal of Ozone. Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202015629