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研究人员开发了用于去除水污染物的水稳定腙连接多孔有机笼

来源:中国科学院 / 编辑:ZHANG Nannan

多孔有机笼(POC)作为一种新型的多孔材料,引起了人们的广泛关注和研究。然而,其中大多数通过动态可逆亚胺(C=N)和B-O键连接,容易水解并导致结构崩溃,限制了它们在潮湿或水条件下的应用。因此,以一种简单的方法构建水稳定性POC材料具有重要意义。

杯[4]间苯二酚(C4RA)是一种具有内禀空穴和八个极性上环酚基团的大环空穴化合物,已被证明是构建具有丰富空穴尺寸和形状的笼状化合物的优秀构建块,可将小气体到大分子的客体包封。

在《Chemical Science》杂志上发表的一项研究中,由中国科学院福建物质结构研究所袁大强教授领导的一个研究小组报告了七种通过腙键连接的新型水稳性POC,它们都是由相同的凹形四甲酰基官能化C4RA(C4RACHO)构建的支架和不同的二酰肼连接物。

论文网址:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/SC/D1SC04531H

研究人员通过单晶X射线结晶学确定了七种新型耐水POC的结构,证明它们的窗口直径和空腔体积可以在特定的值范围内精确调节。

他们还通过测量浸泡在水中一周的POC样品的质子核磁共振波谱,证实了它们的水稳定性,而不变的信号表明笼在水中的稳定性。

根据研究人员的说法,POC的稳定性质归因于腙C=N键的相邻氮原子,它可以形成电荷分离的共振结构(-C--N=N+-)。这降低了碳原子的亲电性,从而使腙具有足够的抗水解能力。

此外,研究人员通过二氧化碳吸附证实了它们的孔隙率,表明这些腙连接的POC可以吸附中等体积的二氧化碳。

由于它们的水稳定性、多孔性、丰富的多齿 N/O 螯合位点以及骨架内富含 π 的空腔,研究人员探索了它们在去除水溶液中污染物方面的应用。 有趣的是,这些腙连接的 POC 在水中是稳定的,可以有效去除放射性核素废物、有毒重金属离子和有机微污染物中的各种类型的水污染物。

本研究是POC吸附剂系统去除多种水污染物的第一个实例。

研究人员开发了用于去除水污染物的水稳定腙连接多孔有机笼

这项研究的插图。(袁教授的小组提供的图片)

原文网址:https://english.cas.cn/newsroom/research_news/chem/202111/t20211123_292648.shtml

声明:本文由凯宝来编译,中文内容仅供参考,一切内容以英文原版为准。