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本论文主题为新型二维超分子有机框架和共价有机框架的构筑并探索其独特性质。石墨烯类二维聚合物由于只在二维方向扩展的独特结构,被预期将像石墨烯那样表现出一些独特性质。目前石墨烯及人工二维结构在气体吸附分离、催化剂负载、能源材料、分子识别等方面都有广泛的研究,但构筑规整的二维结构以及探索二维结构独特的性质仍然是巨大的挑战。针对这些问题,本论文在二维超分子有机框架的构筑及其性质探索和异孔共价有机框架结构的构筑两个方面开展了研究。 在第一部分工作中,我们设计了以具有聚集诱导荧光效应(AIE)的四苯乙烯(TPE)为核心骨架的吡啶盐(TPE-py),基于葫芦脲[8]的主-客体化学,TPE-py可与葫芦脲[8]形成规整的具有平行四边形孔洞的二维超分子框架结构。由于TPE的聚集诱导效应,本身没有荧光的单体分子水溶液在加入葫芦脲[8]形成二维结构后发出荧光;我们进一步利用二维结构具有大的表面积而容易堆叠的特性,继续向体系中加入与水混溶的有机溶剂后,在疏溶剂作用驱动下,二维超分子有机框架发生聚集,荧光进一步增强。本部分的研究展示了超分子二维聚合结构的一个有趣的性质,对这类结构的进一步功能化应用有一定的指导意义。 第二部分工作中,虽然二维共价有机框架(COFs)在光电材料、催化、气体吸附、分离、储能等方面得到广泛的应用,但是相对于金属有机框架(MOFs)材料,COFs的结构类型还非常有限,一步聚合制备具有不同种类孔结构的二维共价有机框架仍然是一个挑战。在此工作中,我们设计了以六氮杂苯并菲为母核的单体分子HAT-6NH2,它通过动态共价键与对苯二甲醛聚合形成了具有两种孔道的共价有机框架,该COF中两种孔道具有不同的化学环境,从而可带来与只具有单一种类孔结构的COF不一样的性能。本部分的研究不但拓展了共价有机框架的结构多样性,也为开拓异孔二维有机框架的应用打下了基础。