光响应二维COF的设计合成与主客体化学

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21902033
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0201.基础理论与表征方法
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Single-layer two-dimensional covalent organic frameworks (2D COFs), in which internal structures introduce photosensitive groups, are structurally adaptable in response to external stimuli have attracted great attention due to their potential applications as stimuli-responsive smart materials. So far, the researches in this area mainly focused on constructing 2D COFs in a well-defined arrangement, few examples concerning the functional 2D COFs have been reported. In this project, we design and synthesize a series of photoresponsive 2D COFs containing azobenzene moieties based on surface-confined Schiff-base coupling, boronic acid self-condensation and boronate esterification reaction. Their photoisomerization behaviors will be investigated by scanning tunneling microscope (STM) on the highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) surface. The functionalized 2D COFs are expected to exhibit fully reversible responsive pore size by using UV irradiation and thermal treatment. Therefore, the photoresponsive 2D COF containing azobenzene moieties, in which trans-to-cis isomerization can induce the opening and closing of 2D COF cavities, further realize the controlling capture and release of targeted guests by using these crystalline porous surface COFs as nanopatterning. A combination of photo-induced stimuli-responsive 2D COF and host–guest chemistry may lead to potentially applications in the field of molecular switch, nanopatterning and nanofilters.
通过引入光活性官能团可实现单层二维有机共价框架(2D COFs)对外界刺激的响应性,因二维COF在智能材料等方面具有潜在的应用前景而备受关注。目前这方面的研究工作主要集中在高覆盖度且结构有序二维COF的构筑,单层二维COF的功能化仍处于探索阶段。本项目利用表面限域的席夫碱反应、硼酸自缩合和硼酸酯化反应,通过在单体上引入偶氮苯官能团设计并合成一系列光响应二维COF,借助扫描隧道显微镜(STM)在高定向热解石墨(HOPG)表面研究它们的光致异构化行为。通过紫外辐照和热处理,利用偶氮苯反式-顺式异构化诱导二维COF空腔的打开与闭合,实现功能化二维COF空腔的完全可逆的调控;进一步以二维COF为纳米模板实现对客体分子的可控捕获与释放。光诱导的响应性2D COF和主客体化学的结合为实现其在分子开关、纳米模板和纳米过滤器等领域的应用提供了可能。

结项摘要

共价有机框架(COF)是一类通过共价键连接而成的有机材料,具有优异的稳定性、高比表面积和易于修饰化的特点,尤其是含有光响应性基团的共价有机框架材料的设计、合成以及功能化应用备受关注。本研究基于表面限域的席夫碱反应、硼酸自缩合和硼酸酯化反应,通过引入含偶氮苯官能团设计合成一系列共价有机框架材料,利用扫描隧道显微镜研究其在高定向热解石墨表面的自组装的行为,揭示表面自组装化学反应机制以及探索特殊浸润性共价有机材料在含油废水处理领域方面的应用。项目按照研究计划顺利进行,已按要求完成项目内容。基于席夫碱反应和烯烃复分解反应,利用两步法,通过调节反应温度、时间、催化剂、浓度等条件,实现了高产率刚性大环制备,揭示了双烯单体表面自组装动态共价化学机制,为发展超分子化学理论奠定了坚实基础。基于席夫碱反应,通过在室温条件下分子表面自组装反应,调控反应物浓度、温度、催化剂等实验产生,实现了共价有机聚合物微球的可控构筑。以二维铜网为基底,通过席夫碱反应,优化实验参数(温度、底物浓度、时间、催化剂),实现了超疏水油水混合溶液的快速高效分离(>99%,油通量>65 L•m-2•s-1),同时还展现出良好的循环稳定性。通过水热法在纤维织物上发生席夫碱反应,调控实验参数,在纤维织物上构筑微纳米结构和疏水化学组成,实现含偶氮基团共价有机聚合物修饰的超疏水二维纤维织物的制备,证实了该材料具有高效(>99%)的水包油乳液的分离性能,为共价有机框架纳米材料在油水分离提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Single molecular insight into steric effect on C-terminal amino acids with various hydrogen bonding sites
单分子洞察具有各种氢键位点的 C 末端氨基酸的空间效应
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2021.12.056
  • 发表时间:
    2022-10-01
  • 期刊:
    CHINESE CHEMICAL LETTERS
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Xie, Yunzhi;Liu, Chunhua;Han, Shoufa
  • 通讯作者:
    Han, Shoufa
仿生洋槐树叶超疏水自清洁表面的绿色构筑
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    赣南师范大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘亚云;刘春华;黄聪林;彭云;李亿保
  • 通讯作者:
    李亿保
Facile Fabrication of Single-Layer Janus Membrane for Underwater Bubble Unidirectional Transport
轻松制造用于水下气泡单向传输的单层 Janus 膜
  • DOI:
    10.3389/fphy.2022.859985
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Frontiers in Physics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Chunhua Liu;Yun Peng;Conglin Huang;Jiaoping Shang;Guohua Liu;Yibao Li
  • 通讯作者:
    Yibao Li
Fabrication of Superhydrophobic/Superoleophilic Bamboo Cellulose Foam for Oil/Water Separation.
用于油水分离的超疏水/超亲油竹纤维素泡沫的制备
  • DOI:
    10.3390/polym14235162
  • 发表时间:
    2022-11-27
  • 期刊:
    Polymers
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
  • 通讯作者:
Bioinspired Superhydrophobic/Superhydrophilic Janus Copper Foam for On-Demand Oil/Water Separation
用于按需油/水分离的仿生超疏水/超亲水 Janus 铜泡沫
  • DOI:
    10.1021/acsami.2c00585
  • 发表时间:
    2022-03-09
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Liu, Chunhua;Peng, Yun;Li, Yibao
  • 通讯作者:
    Li, Yibao

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其他文献

含噪多频信号频率估计算法
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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新型-羟基双膦酸衍生物的合成与结构表征
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  • 作者:
    陈晓岚;石含玉;刘春华;李培培;屈凌波;赵玉芬
  • 通讯作者:
    赵玉芬

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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