Au-COFs/HOFs复合体系
瑞禧生物2025-05-19   作者:wff   来源:
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共价有机框架(COFs)和氢键有机框架(HOFs)作为多孔晶体材料,凭借其有序的孔道结构、高比表面积以及可调控的化学性质,在材料科学领域受到关注。COFs通过共价键连接有机单元构建而成,具有高度的结构稳定性和可设计性;HOFs则依靠氢键等非共价相互作用形成,合成条件相对温和。金纳米颗粒(Au)因其物理化学性质,如良好的催化活性、良好的光学性能和生物相容性,在众多领域展现出巨大的应用潜力。将Au与COFs/HOFs结合形成Au-COFs/HOFs复合体系。

Au-COFs/HOFs 

COFs与HOFs的结构特性

1 共价有机框架(COFs)

COFs是由有机单体通过共价键连接形成的二维或三维多孔晶体材料。其结构具有高度的有序性和可设计性,通过选择不同的有机单体和连接方式,可以准确调控COFs的孔径大小、形状和表面化学性质。例如,通过选择具有不同长度和功能的有机连接子,可以合成出具有不同孔径的COFs,以满足不同应用的需求。此外,COFs还具有良好的化学稳定性和热稳定性,能够在各种恶劣环境下保持其结构完整性。

2 氢键有机框架(HOFs)

HOFs是通过氢键等非共价相互作用将有机分子组装而成的多孔晶体材料。与COFs相比,HOFs的合成条件更为温和,通常在溶液中通过自组装过程即可形成。HOFs的结构也具有一定的可调控性,通过改变有机分子的结构和氢键的形成方式,可以调控HOFs的孔道结构和表面性质。然而,由于氢键的相对较弱,HOFs的结构稳定性通常不如COFs,在高温或强溶剂环境下容易发生结构破坏。

Au-COFs/HOFs 

Au-COFs/HOFs复合体系的复合机制

1 物理吸附复合

Au纳米颗粒可以通过物理吸附的方式与COFs/HOFs表面结合。COFs/HOFs的高比表面积和丰富的孔道结构为Au纳米颗粒提供了大量的吸附位点。Au纳米颗粒与COFs/HOFs之间的范德华力、静电作用等物理相互作用使得Au纳米颗粒能够稳定地附着在COFs/HOFs表面。这种复合方式操作简单,不需要复杂的化学反应,但Au纳米颗粒与COFs/HOFs之间的结合力相对较弱,在一定的条件下可能会发生脱落。

2 化学键合复合

为了增强Au纳米颗粒与COFs/HOFs之间的结合力,可以采用化学键合的方式实现复合。例如,可以在COFs/HOFs的合成过程中引入含有特定官能团的有机单体,这些官能团可以与Au纳米颗粒表面的配体发生化学反应,形成稳定的化学键。常见的化学键合方式包括配位键、共价键等。通过化学键合复合,Au纳米颗粒能够更加牢固地固定在COFs/HOFs上,提高复合体系的稳定性和性能。

3 原位生长复合

原位生长是一种将Au纳米颗粒直接在COFs/HOFs的孔道内或表面生长的复合方法。首先合成COFs/HOFs材料,然后将其置于含有Au前驱体的溶液中,通过还原反应使Au离子在COFs/HOFs的特定位置还原为Au纳米颗粒。原位生长复合可以准确控制Au纳米颗粒的大小、形状和分布,使Au纳米颗粒与COFs/HOFs之间形成紧密的界面结合,充分发挥两者的协同效应。