2021年6月9日
莱斯大学有发达一种简单的化学物质过程尚未产生光高度吸收的气凝胶可能会跳动。
赖斯大学开发的一个简单化学过程会基于共价有机框架来创建光线和高吸收性气凝胶，用于环境修复或作为电池和其他应用的膜。图片来源：Jeff Fitlow。
共价有机框架（COF）是具有稳健分子键的晶体结构。这些结构可以创建一个多孔气凝胶，该气凝胶可在各种设备（包括电池）中用作定制膜，甚至可以用作消除环境中污染物的吸收性。
粉末是最常见的常规COF。化学和生物分子工程师Rafael Verduzco；研究的主要作者和水稻研究生Dongyang Zhu和Yifan Zhu；他们来自赖斯棕色工程学院的合作者已经确定了一种合成COF Aerogels的方法，这些方法只能以任何形状和大小创建，仅受反应室的限制。
在美国化学学会的材料化学亚博网站下载，该过程使用COF单体，这既是催化剂又是溶剂。当将这些单体组合并加热至80°C（176°F）时，它们会变成均匀的凝胶。当将凝胶洗涤并干燥以除去溶剂时，它留在脚手架状的气凝胶后，孔范围为20至100 µm。
聚合物的最大优点是您可以将它们溶解在溶剂中，可以喷涂外套，旋转外套和浸入外套，并且它们易于使用。但是COF不是。它们是一种不溶性的粉末，很难做任何事情，但是它们确实很有希望，因为您几乎可以在分子水平上设计或设计它们的任何方式。
Rafael Verduzco，赖斯大学化学和生物分子工程师
“它们就像乐高积木，您可以选择要在最终材料中包含的分子形状，尺寸和特征。我们正在寻找使COF更易于使用的方法，更像是聚合物，我们发现在特定的反应条件下它们会形成凝胶。”他说。“当您提取溶剂时，您会得到这种非常轻的泡沫或气凝胶，” Verduzco补充说。
根据Verduzco的说法，COF Aerogels可能是已经用于修复的工业吸收剂的有用补充。这是因为可以修改这些气凝胶的多孔结构。
该实验室创建了六个气凝胶，并观察到它们使用不同的油，染料和金纳米颗粒的补救特性比COF粉末更快，更好。yabo214在使用碘蒸气的测试中，这是核裂变的产物，每克气凝胶吸收了7.7 g碘的气凝胶，这比相同物质的COF粉末要好得多。
研究人员指出，可以将气凝胶清洗和重复使用至少10次，而不会变形。
它们非常柔软，但您可以手动挤压它们，然后弹回。
Rafael Verduzco，赖斯大学化学和生物分子工程师
根据Verduzco的说法，COF作为膜在复杂电池中隔离组件的潜力更大，这是由Dongyang Zhu领导的高级功能材料的新评论文章的重点。亚博网站下载COF还可以模仿生物膜。
没有人想出如何有效地分离大约相同大小和形状的离子或分子的混合物，但是有了这类材料，我们可以精确地控制孔径和形状亚博网站下载。
Rafael Verduzco，赖斯大学化学和生物分子工程师
“生物膜通过优先结合一种离子或另一种的孔功能的少量变化分离相同大小和电荷的离子。我认为我们可以开始制造具有相似特性的合成材料亚博网站下载，” Verduzco补充说。
该实验室现在正在开发一个COF Aerogels库，以在应用中进行测试。
“这里确实有很多要探索的，”韦尔杜兹科总结道。
吸收气凝胶
视频来源：莱斯大学。
期刊参考：
朱，D。等。（2021）纯晶体共价有机框架气凝胶。材料化学亚博网站下载。doi.org/10.1021/acs.chemmater.1C01122。
来源：https://www.rice.edu/