Development of Novel [2.2]Paracyclophane based Crystalline Covalent Organic Frameworks (COFs)

基于新型[2.2]对环芳烷的晶体共价有机框架（COF）的开发

基本信息

批准号：
19F19044
负责人：
関修平
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，異方電荷輸送能を有する２次元高分子材料を設計・合成し，高い結晶性と規則構造を有するがゆえに，その光電子的特性の評価が従来困難であった点を電極レスマイクロ波電気伝導度測定によって克服しつつ，次世代の２次元共役高分子の構造設計へと反映させることを主眼に進めている．当初の研究計画において次元性の制御は，１）絶縁被覆側鎖の導入，電気伝導性の最適化においては，２）二次元共役周期構造を有するCovalent Organic Framework（COF）の構築を，それぞれ基本設計指針として研究を進めてきた．令和２年度は，１）についての安定高効率固体発光材料として有望であるとの研究結果を踏まえ，特に２）について，4,4″-diamino-substituted p-terphenyl(Tp)および1,3,5-triformylphloroglucinol (TH)を中心に検討を行い，Formyl－amine間の結合によるimine構造を介して，動的共有結合性を最適化しつつCOFの構造制御を行った．３官能性 amines を中心に異なった立体構造を有するπ共役リンカー分子を系統的に用いて基本幾何学構造の制御を行った結果，一連の新奇なCOF構造形成に成功した．従来のCOFと比して十分に高い結晶性を示す構造体を得るための指針を明らかとし，これを光エネルギー捕集系として展開することを試みた．COFの微細孔内に制御された白金ナノ粒子の担持を行い，主にCOF骨格上共役電子系を光励起して電子移動を誘起し，触媒活性点への光速電子移動過程を非接触マイクロ波伝導度測定から明らかにした．この結果，COFの立体構造が電子輸送に決定的な影響を与えることを示し，光エネルギーの化学エネルギーへの変換の鍵材料として展開するうえでのCOF局所構造の最適化における指針を得た．

在这项研究中，我们设计并合成了一种具有各向异性电荷传输能力的二维聚合物材料，并解决了无电极微电极显微镜由于其高结晶度和规则结构而传统上难以评估其光电性能的问题。重点是通过测量波电导率来克服这个问题，并将其反映在下一代二维共轭聚合物的结构设计中。在最初的研究计划中，控制维度的基本原理是1）引入绝缘涂层侧链，优化导电性，2）构建具有二维共轭周期结构的共价有机框架（COF）。一直以此为设计指南进行研究。 2020财年，我们将重点关注4,4”-二氨基取代的对三联苯（Tp）和1,3。我们主要研究5-三甲酰基间苯三酚（TH），并控制COF的三官能度，同时通过亚胺结构优化动态共价键合由甲酰胺键形成。胺类通过系统地使用具有不同三级结构的π共轭连接分子来控制基本几何结构，我们成功地形成了一系列比传统COF更有效的新型COF结构，我们阐明了获得具有这种结构的指导方针。高结晶度，并试图通过控制 COF 微孔内铂纳米粒子的支撑，将其开发为光能收集系统。 COF骨架上的共轭电子系统主要通过光激发来诱导电子转移，通过非接触式微波电导率测量阐明了光速电子转移到催化活性位点的过程，表明COF对电子传输具有决定性影响。，并获得了优化COF局部结构的指导方针，COF可作为将光能转化为化学能的关键材料。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fermi Level Pinning Induced by Doping in Air Stable n-Type Organic Semiconductor

DOI：
10.1021/acsaelm.9b00742
发表时间：
2020-01
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
Shikha Sharma;Samrat Ghosh;Tanweer Ahmed;Suman Ray;Saurav Islam;U. Salzner;A. Ghosh;S. Seki;S. Patil
通讯作者：
Shikha Sharma;Samrat Ghosh;Tanweer Ahmed;Suman Ray;Saurav Islam;U. Salzner;A. Ghosh;S. Seki;S. Patil

Identification of Prime Factors to Maximize the Photocatalytic Hydrogen Evolution of Covalent Organic Frameworks