Полимеры примеры органические: Органические полимеры, их свойства, определение, таблицы с характеристиками

alexxlab | 03.03.1974 | 0 | Разное

Содержание

Природные и искусственные органические полимеры

Навигация:
Главная → Все категории → Строительное материаловедение

Природные и искусственные органические полимеры Природные и искусственные органические полимеры

Полимерами называют высокомолекулярные вещества, молекулы которых состоят из огромного количества структурных звеньев, взаимодействующих друг с другом посредством ковалентных связей с образованием макромолекул. Макромолекулы во много тысяч раз превышают размеры обычных молекул. Так, например, если молекула воды состоит из трех атомов, а ее молекулярная масса равна 18 единицам, или если молекула кальцита СаСОз состоит из пяти томов, а молекулярная масса этого минерала равна 100, то молеку-а вЬ1СОкомолекулярных веществ содержат десятки и сотни тысяч атомов, а их молекулярная масса достигает значений, выражаемых десятками и сотнями тысяч единиц. Так, у природного полимера — целлюлозы она равна 300 000 и более, у искусственных органических полимеров, например у полиэтилена низкого давления, колеблется в пределах от 26 000 до 150 000, у полиизобутилена, поливини-лацетата, политетрафторэтилена и других — до 500 000—550 000 и более, превышая иногда один миллион единиц.

Полимеры разделяют на органические и неорганические. Главная особенность органических полимеров, отличающая их от неорганических, заключается в наличии в макромолекулах атомов углерода. В неорганических высокомолекулярных соединениях (полимерах) атомов углерода не содержится. Органические и неорганические полимеры подразделяют на природные и искусственные. В данной главе рассматриваются полимеры органические и преимущественно искусственные; что касается органических природных полимеров, то они используются в строительстве значительно реже. Среди них заслуживает внимания древесина. Образующие ее целлюлоза и лигнин являются типичными примерами природных полимеров.

В результате воздействия на целлюлозу хлорэтилом в присутствии едкой щелочи или другими реагентами получают этилцеллюло-зу, метилцеллюлозу и бензилцеллюлозу. Эти простые эфиры целлюлозы не отличаются высокими техническими свойствами, но используются для изготовления лаков, клеящих веществ, антикоррозионных покрытий и оболочек. В строительстве чаще применяют сложные эфиры целлюлозы— нитроцеллюлозу и ацетилцеллюлозу. Из нитроцеллюлозы изготовляют целлулоид как простейший вид пластика, но, к сожалению, весьма горючего и поэтому в строительстве не используемого. Второй сложный эфир-ацетилцеллюлозу применяют при изготовлении органического стекла, но в большей мере — при изготовлении лаков по дереву и металлу, так как они образуют водонепроницаемые и достаточно прочные покрытия.

Из других природных органических веществ следует отметить белковые продукты и боннскую кровь. На их основе получают соответственно галалит и альбумин. Первый служит поделочным материалом, второй — для получения клея при производстве фанеры. Кроме того, исходное вещество применяют при производстве пенообразователя ГК, используемого в ячеистых бетонах. К природным Полимерам относятся также хлопок, шерсть, кожа, каучук и др. Наиболее значимыми в строительстве являются природные каучуки, о Дешевле их заменить синтетическими каучуками или каучукооб-Разньщи полимерами.

Подавляющее большинство полимеров — искусственные. Их получают с помощью синтеза простых низкомолекулярных веществ, называемых мономерами. По составу основной цепи макромолекул органические полимеры разделяются на карбоцепные, гетероцепные и элементоорганические.

Рис. 11.1. Строение молекул полимеров:
а — линейная структура; б — разветвленная структура; в — структура пространственного полимера

Органические полимеры в твердом состоянии имеют обычно аморфную структуру. Однако существуют полимеры, которые в твердом состоянии характеризуются кристаллической или аморфно-кристаллической структурами.

В зависимости от способа получения полимеры разделяют на две группы: полимеризационные (термопласты) и поликонденсационные (реактопласты).

Полимеризационные полимеры получают полимеризацией исходных мономеров с раскрытием кратных связей ненасыщенных углеводородов и соединением элементарных звеньев мономера в длинные цепи. Поскольку при полимеризации мономеров атомы и их группировки не отщепляются, то побочных продуктов в реакциях не образуется, а химический состав мономера и полимера остается одинаковым. В полимеризации могут участвовать два и более мономеров, тогда ее называют сополимеризацией, а продукт — сополимером.

Поликонденсационные полимеры получают в процессе объединения (поликонденсации) двух или нескольких низкомолекулярных веществ. При протекании реакций образуется не только основной продукт, но и побочные соединения — вода, спирт и др., так что химический состав полимера всегда отличается от химического состава исходных продуктов поликонденсации.

Используемые в обоих процессах производства полимеров исходные сырьевые мономеры, способные при определенных условиях соединяться друг с другом, получают при переработке природных и нефтяных газов, каменного угля, аммиака, углекислоты и других веществ. По мере протекания процессов полимеризации и поликон-Денсации возрастает число атомов в образуемых макромолекулах и растет молекулярная масса формирующихся полимеров. Вначале образуются вещества с еще сравнительно невысокой молекулярной массой (до 5000 единиц), называемые олигомерами, по консистенции -— смолообразные. Вещества с более высокой молекулярной кассой называются полимерами, растворимость, а также эластич-0сть которых снижаются, но возрастает прочность — одно из важнейших свойств полимера вследствие возрастающего эффекта деист-вия межмолекулярных сил при росте молекулярной массы, что кстати, отсутствует в обычных органических веществах типа битума и дегтей. Следует отметить, что на свойства полимера существенное влияние оказывает и водородный тип связи, особенно когда водо-род непосредственно связан с кислородом или азотом (ОН, Nh3 и др.). Водородная связь, хотя и слабее ковалентной, но значительно прочнее межмолекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил притяжения.

Технической характеристикой многих полимеров служат следу. ющие свойства: термические — температура размягчения и теплостойкость, температуры стеклования и текучести; механические — прочность, деформативность и поверхностная твердость; химические — атмосферостойкость и сопротивляемость деструкции. Каждое из этих свойств определяется стандартными методами, излагаемыми в соответствующих лабораторных практикумах по полимерным материалам. В частности, температуру размягчения определяют по методу Кремер—Сарнова (рис. 11.2) или по «КиШ», теплостойкость — на приборах Мартенса или Вика (рис. 11.3), температуры стеклования и текучести — по методу Каргина, а механические свойства полимеров аморфного строения — с помощью диаграмм относительных деформаций (рис. 11.4).

Рис. 11.2. Прибор Кремер—Сарнова

Рис. 11.4. Термомеханическая кривая термопластичных полимеров

Наряду с положительными свойствами полимеров — малой средней плотностью, низкой теплопроводностью, высокой химической и атмосферной стойкостью, высокой прочностью и др. — они с позиций качества строительных материалов обладают и рядом недостатков — низкой теплостойкостью, малой поверхностной твердостью, невысоким модулем упругости, значительной ползучестью, склонностью к старению, а также высокой стоимостью. Она может быть несколько снижена за счет применения в полимерах наполнителей и добавок.

Похожие статьи:
Строительные термины и определения

Навигация:
Главная → Все категории → Строительное материаловедение

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Органические полимеры и экология (10-й класс)

Цели:

Обобщить и повторить способы синтеза полимеров.
Развить знания об органических полимерах: природных на примере целлюлозы и белка, и синтетических волокон, каучука и пластмасс.

Уяснить, что борьба за охрану природы это борьба за жизнь.

Ход урока

I. Организационный момент. Проверка домашнего задания.

1. Какие органические соединения относятся к классу углеводов.
2. Почему они получили такое название.
3. Сравнить строение целлюлозы и белка. Рассказать особенности строения этих биополимеров.

– Разное число структурных звеньев.
– Структура целлюлозы – линейная.
– Структура белка – пространственная первичная, вторичная, третичная, четвертичная.
– Макромолекулы углеводов построены из монотонно чередующихся одних и тех же звеньев глюкозы, белки же состоят из остатков различных аминокислот.

4. Объяснить сущность реакций полимеризации (на примере пропилена) и поликонденсации на примере аминокапроновых кислот.

5. Какими признаками должны характеризоваться вещества вступающие в реакцию:

а) полимеризации;
б) поликонденсации.

– В реакциях поликонденсации образуется побочный низкомолекулярный продукт.

6. Каким образом характеризуются полимеры по происхождению?

II. Работа у доски.

Осуществить превращения, написать уравнения реакции.

CaO CaC₂ C₂H₂ CH₃COH CH₂Cl – COOH дипептид

СаO + 3C CaC₂ + 2CO

CaC₂ + 2H₂O Ca(OH)₂ +C₂H₂

C₂H₂ + H₂O CH₃COH

CH₃COH + [O] CH₃ –

CH₃ – + Cl₂ CH₂Cl – COOH + HCl

CH₂Cl – COOH + NH₃ NH₂ – CH₂ – COOH + HCl

Задача. Вам выданы пробирки с растворами, в одном из которых содержится глицерин, в другом – белок. При помощи одних и тех же реактивов определите каждое вещество.

– Нагреем полученные растворы. Белок при сильном нагревании свернется, с глицерином ничего не произойдет.

Учитель: Сделайте вывод: что такое полимеры

Ученики: Полимеры – вещества, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок, соединенных между собой химическими связями.

Учитель: Автором принципиально новых представлений о полимерах как о веществах, построенных из макромолекул, был Шаудингер, победа его идей (к 40-м годам ХХ века) привела к тому, что полимеры стали рассматриваться как качественно новый объект исследования химии и физики.

Широко вошли в наш быт
Разные пластмассы,
За короткий очень срок
Их признали массы

Учитель: Да, полимеров много. Давайте послушаем альманах “В царстве полимеров”

Ученики:

1) Полимеры – прошлое, настоящее и будущее!

Сегодня выражения век химии и век полимеров звучат как синонимы.

“Тридцать две минуты не билось сердце… не хватало одной перегородки. Сердце было трехкамерное. За тридцать две минуты врач выкроил из белой синтетической ткани перегородку и вшил ее в сердце. Это факт, синтетические полимеры проникли в самые потайные уголки человеческой жизни”.

По данным департамента науки и техники Японии на планете в 1990г. искусственные кости и суставы получили 1,5•10⁴ человек, клапаны сердца 9,0•10⁵ и искусственную почку 1,1•10⁶.

2) Пластмассы. Это материалы, изготовленные на основе органических полимеров, способные приобретать при нагревании заданную форму и сохранять ее после охлаждения. По масштабу производства они занимают I место среди органических полимеров.

Например: полипропилен стереорегулярного строения, в нем молекулы плотно прилегают друг к другу, высокая степень кристалличности, силы взаимного притяжения между ними возрастают, что и сказывается на свойствах.

Полипропилен идет на изготовление высокопрочной изоляции, труб, деталей машин, химической аппаратуры.

Высокая устойчивость к многократным изгибам и истиранию позволяет получать из него очень прочные канаты, сети, технические ткани.

3) Конкурент полиэтилена. Продукт жизнедеятельности некоторых почвенных бактерий. Выделенное из биомассы и очищенное вещество представляет собой природный полимер. Обладает исключительно ценными свойствами: способностью разлагаться под воздействием микрофлоры и бесследно исчезать, не загрязняя окружающую среду.

Из этого вещества – он недавно получен – будут изготавливать хирургические нити, распадающиеся через определенное время и не вызывающие воспалительного процесса, пленочную упаковку для фруктов, подлежащих длительному хранению и другие изделия.

4) Разновидностью полистирола является пенополистирол. Его получают, используя при изготовлении материала вещества – вспениватели. В результате полистиролприобретает структуру застывшей пены с закрытыми порами.

Пенополистирол – очень легкий материал, он используется в качестве тепло и звукоизоляционного материала в строительстве, холодной технике, в мебельной промышленности, а также идет на изоляцию трубопроводов, упаковку транспонируемых приборов, пищевых продуктов и т.д.

5) Вы наверное слышали о стеклопластиках. Из них делают покрытия межконтинентальных и космических кораблей. Во время полета в атмосфере оболочка ракеты разогревается до t⁰ в несколько тысяч. Конечно, пластмассовый кожух при этом сгорает, но медленно слоями и успевает, таким образом, защитить корпус ракеты на самом опасном участке полета.

6) Синтетические волокна – это волокнистые материалы, характеризуются упорядоченным расположением макромолекул.

Где хранится хлопок, там надпись: “Огнеопасно”. И тем не менее именно из хлопка удалось получить искусственное волокно, которое не боится космической температуры 3600⁰. А при такой температуре Al – металл! превращается в пар, замечательное волокно состоит на 99% из С, имеет тугоплавкость графита и в тоже время сохраняет строение и гибкость органического полимера. Применяется оно в космической технике.

7) Волокно лавсан – хороший диэлектрик, обладает большой прочностью, устойчив к действию кислот и щелочей. Изделия из лавсана широко известные. Это ткани для одежды, трикотажные изделия, тюль, обивочные материалы. Ткани из лавсана несминаемые. Высокая прочность позволяет готовить из него канаты, транспортерные ленты, фильтровальные ткани, пожарные рукава и т.д.

8) А вы знаете, что 1 января 1928г. в СССР родился первый в мире синтетический каучук. Его создатель русский ученый С.В. Лебедев. Получение синтетического каучука было ответом на требования “века моторов” дать шины для автомобилей молодой Советской Республики, не имеющей природного каучука.

9) Я хочу рассказать о фторкаучуке. Он соединяет в себе свойства неорганического полимера с эластичностью резины. Т.к. в этом каучуке есть атомы фтора, то связь C–F более прочная, чем С–Н. Фторкаучук обладает высокой термостойкостью, он работает при t – 300⁰.

Таким образом, горизонты синтетических полимеров необъятные.

10) Немецкая фирма “Пермалайт” начала выпуск тканей из полимерного волокна с добавкой сульфида цинка. Такая ткань после освещения достаточно ярким светом начинает светиться в темноте и это свечение продолжается 5-6 часов. Из светящейся ткани можно шить, например, мундиры для дорожной полиции, куртки для велосипедистов.

Учитель: Девочки 10 класса сочинили частушки.

Ткань хлорин болезни лечит, ревматизма порок излечит, надо б в жизнь ее внедрить, чтоб лентяев излечить.
Как посмотришь на лавсан, так дивишься чудесам – ткань плотна, она не мнется и дождю не поддается.
Мы хотим совет вам дать, чтоб от жизни не отстать, чтобы брюки вид имели, ткань лавсан все заимели.
Полимер бы для волос, стимулирующий рост, поскорей изобрели, чтобы косы выросли.
Каучук в природе редок, без него не проживешь, мы ходили бы по лужам в валенках и без калош.

Учитель: И сегодня можно перефразируя крылатые слова М.В.Ломоносова с полным правом утверждать. “Глубоко проникают полимеры в дела человеческие”

Далее заслушаем ответы учащихся у доски, а затем тест (ученики на листочках дают ответы).

Экологические тесты.

Укажите один правильный ответ из нескольких предложенных.

1. Вещества, вызывающие раковые заболевания называют:

а) биогенными;
б) пирогенными;
в) канцерогенными;
г) абиогенными.

2. Наибольшее количество веществ, загрязняющих биосферу приходится на:

а) предприятия химической и угольной отраслей промышленности;
б) сельское хозяйство;
в) бытовую деятельность человека;
г) транспортные средства.

3. Большую часть мусора, загрязняющего землю, составляет:

а) пластмасса;
б) стекло;
в) металл.

4) Для того, чтобы переработать пластмассу, ее необходимо:

а) компостировать;
б) сжечь при специальных условиях;
в) переплавить.

5. Вредные выбросы оказывают влияние:

а) только на те регионы, где появилось загрязнение;
б) только на те регионы, где появилось загрязнение и на близлежащие к ним;
в) не только на те регионы, где произошли вредные выбросы, но, возможно, даже на территории, удаленные от места, где загрязнение появилось.

6. Самая страшная добавка к воде:

а) бытовой мусор;
б) пестициды;
в) минеральные удобрения.

7. Бутылка или банка из пластмассы, брошенная в лесу, пролежит без изменения:

а) 10 лет;
б) 50 лет;
в) 100 лет и больше.

8. Основа для санитарных норм, а также для решения об открытии того или иного производства:

а) предельно допустимая концентрация вещества;
б) наличие тяжелых металлов;
в) государственный стандарт качества.

Ответ: 1 – а, 2 – а, 3 – а, 4 – б, 5 – в, 6 – б, 7 – в, 8 – а.

Учитель: Предлагаю решить задачу.

Рассчитаем, сколько лизина можно получить из парафинового углеводорода метана массой 1600 т по схеме метан лизин

если выход лизина составляет 90 % от теоретически возможного

Дано:

m (Ch5) – 1600 m
w % выход лизина 90%
m (лизина) – ?

Решение:

1) 1600 : х = 16 : 146
х = 14600 m

2) W% = * 100%
m (пр) = = 9000 m

Ответ: m лизина – 9000 m

Учитель: Итак, подводим итоги, выставляем оценки. Пожелание всем – развивайте свою интуицию, углубляйте знания по химии. Это поможет вам стать грамотными, успешными людьми.

Разница между Органическими и Неорганическими полимерами

Ключевое различие между Органическими и Неорганическими полимерами состоит в том, что Органические полимеры содержат атомы углерода в основной цепи, тогда как Неорганические полимеры не содержат атомов углерода в основной цепи. Кроме того, большинство органических полимеров представляют собой простые структуры. Но почти все неорганические полимеры являются сильно разветвленными сложными структурами.

Основой полимера является его основная цепь. Она является непрерывной и её используют для классификации полимера как органического или неорганического. Иногда встречаются гибридные полимеры, содержащие как органические, так и неорганические области в одной и той же основной цепи полимера.

Содержание

Обзор и основные отличия
Что такое Органические полимеры
Что такое Неорганические полимеры
Сходство между Органическими и Неорганическими полимерами
В чем разница между Органическими и Неорганическими полимерами
Заключение

Что такое Органические полимеры?

Органические полимеры представляют собой полимерные материалы, которые содержат атомы углерода в основной цепи. Поэтому в них присутствуют только углерод-углеродные ковалентные связи. Эти полимеры образуются только из молекул органических мономеров.

Некоторые примеры химической структуры органических полимеров

В большинстве случаев эти полимеры являются экологически чистыми, поскольку они являются биоразлагаемыми. Существуют три формы органических полимеров, такие как природные, синтетические и искусственные полимеры.

Типичные примеры органических полимеров включают полисахариды, белки и полинуклеотиды (ДНК и РНК). Это природные органические полимеры. Синтетические органические полимеры включают сложные полиэфиры, нейлон и поликарбонат.

Классификация Полимеров

Кроме того, органические полимеры, такие как полистирольные смолы, нашли широкое применение в производстве бытовой электроники и техники. Такой полимер, как нейлон-6 используется в текстильной промышленности. Органические полимеры, такие как полиэтилентерефталат, используются при производстве бутылок из ПЭТ. Другие материалы, такие как неопрен, используются в подошвах обуви и гидрокостюмах, поливинилхлорид используется в трубах, тефлон используется в сковородах с антипригарным покрытием.

Что такое Неорганические полимеры?

Неорганические полимеры представляют собой полимерные материалы, которые не имеют атомов углерода в основной цепи. Однако, большинство из этих полимеров являются гибридными полимерами, так как у них есть также некоторые органические области. Эти материалы имеют сильно разветвленную структуру и имеют химические элементы, отличные от углерода, например серу и азот.

Поли (дихлорфосфазен) является неорганическим полимером

Неорганические полимеры, как правило, производятся синтетически из природных элементов в результате реакций таких, как поликонденсация, полимеризация, а так же химическое превращение. При этом, удаётся получить новые материалы, аналогичные природным или редким, которые обычно являются дорогими. Некоторыми примерами неорганических полимеров являются, кварц, графит, алмаз, силикон, полидиметилсилоксан и полифосфазены.

Неорганические полимеры и их структура

Неорганические полимеры широко используются в нефтехимической промышленности, а такие как силикон, используются в конструкции для оконных и дверных уплотнений. В электротехнике неорганические полимеры, такие как силикон, используются в оболочках проводов и кабелей, а также в электробезопасных кожухах. Другие неорганические полимеры, такие как полидиметилсилоксан, широко используются в качестве универсального ингредиента во многих продуктах для ухода за кожей и в косметике из-за его способности служить в качестве антивспенивающего агента.

Каковы сходства между Органическими и Неорганическими полимерами?

Оба представляют собой полимерные материалы, состоящие из мономеров, которые связаны друг с другом через ковалентные связи.
Как органические, так и неорганические полимеры являются макромолекулами, имеющими очень высокие молярные массы.

В чем разница между Органическими и Неорганическими полимерами

Органические полимеры представляют собой полимерные материалы, которые содержат атомы углерода в основной цепи. Как правило, они имеют связи углерод-углерод, углерод-водород, а также ковалентные связи с углеродом, кислородом а также азотом. Большинство Органических полимеров представляют собой простые структуры. Кроме того, они безвредны для окружающей среды, так как они являются биоразлагаемыми.

С другой стороны, Неорганические полимеры представляют собой полимерные материалы, которые не имеют атомов углерода в основной цепи. Это основное различие между Органическими и Неорганическими полимерами. Почти все Неорганические полимеры имеют сильно разветвленную сложную структуру.

Электрическая проводимость. В большинстве водных растворов органические полимеры обычно плохо проводят электричество и тепло. Неорганические полимеры в водных растворах являются хорошими проводниками электричества, так как содержат металлы и обладают высокой способностью к ионизации.

Воспламеняемость. Органические полимеры горючие, а неорганические полимеры негорючие.

Точки кипения и плавления. Между длинными цепями органических полимеров существуют большие межмолекулярные силы по сравнению с неорганическими полимерами. В связи с этим температуры плавления и кипения органических полимеров выше, чем у неорганических полимеров.

Примеры. Примеры неорганических полимеров включают кварц, графит, алмаз, силикон, силиконовый каучук (полидиметилсилоксан), полисилоксаны, полифосфазены и полисиланы. С другой стороны, примеры органических полимеров включают полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, нейлон, тефлон и термопластичный полиуретан.

Заключение – Органические против Неорганических полимеров

Природные полимеры подразделяются на два типа, органические полимеры и неорганические полимеры. Разница между Органическими и Неорганическими полимерами состоит в том, что Органические полимеры содержат атомы углерода в основной цепи, тогда как Неорганические полимеры не содержат атомов углерода в основной цепи.

Неорганические полимеры: применение, примеры, свойства, классификация

Неорганические полимеры – термин, который приобрел известность благодаря широкому применению в литье по выплавляемым моделям. А все благодаря свойствам, которые присущи этим материалам. Но значение неорганических полимеров для человека намного шире, и сфера применения далеко выходит за рамки этой технологии.

Что такое неорганические полимеры

Более распространены неорганические полимеры природного происхождения, содержащиеся в земной коре

Чаще всего это продукт синтеза элементов III-VI группы периодической системы Менделеева. Неорганическими они называются потому, что в основе лежат неорганические главные цепи и не имеют органические боковые радикалы. Связи появляются в результате одного из двух процессов – поликонденсация или полимеризация.

Говоря обобщенно, неорганические полимеры – это искусственно синтезированные материалы, которые пришли на смену природным. При этом создатели преследовали цель сделать их дешевле. Современные полимеры превосходят имеющиеся природные аналоги по своим характеристикам. Были созданы материалы, которыми природа не обладает вовсе. Это обеспечивает их популярность и разнообразие.

Классификация

Пока еще не сформирован четкий перечень видов, но есть несколько основных групп неорганических полимеров, которые разнятся по своей структуре. Такие материалы бывают:

линейными;
плоскими;
разветвленными;
трехмерные и т.д.

Также различают по происхождению:

природные;
искусственные.

По образованию цепей:

гетероцепные;
гомоцепные.

В отдельную категорию выделяют полимерные сетки. По своей структуре это макромолекулы пространственного строения. Это позволило обеспечить нужды широкого круга производств.

Виды неорганических полимеров

Асбест – один из самых распространенных полимеров. По своей структуре это тонковолоконный материал – силикат. В своем составе он включает молекулы железа, магния, кальция и натрия. Производство этого полимера относится к числу вредных для человека, но изделия из него абсолютно безопасны.

Силикон также нашел свое применение благодаря тому, что по многим характеристикам превосходит природный каучук. Прочность и эластичность обеспечивает соединение кислорода и кремния. Полисиликонсан выдерживает механические, температурные, деформационные воздействие. При этом форма и структура остается неизменной.

Карбин пришел на смену алмазу. Он также прочен, что необходимо во многих отраслях промышленности. Для этого полимера характерна способность выдерживать температуру до 5 000 ºC. Особенность – увеличение электропроводности под воздействием световых волн.

Графит известен всем, кто когда-либо брал в руки карандаш. Особенность углеводородистых полимеров – плоскостная структура. Они проводят электрические разряды, тепло, но полностью поглощают световую волну.

Также производятся полимеры, в основе которых применен селен, бор и другие элементы, что обеспечивает разнообразие характеристик.

Характеристики неорганических полимеров

При создании полимерных материалов за основу качеств конечного продукта берут:

гибкость и эластичность;
прочность на сжатие, кручение, разрыв;
агрегатное состояние; температурная стойкость;
электропроводность;
способность пропускать свет и т.д.

при изготовлении берут чистое вещество, подвергают его специфическим процессам полимеризации, и на выходе получают синтетические (неорганические) полимеры, которые:

Выдерживают запредельные температуры.
Способны принимать изначальную форму после деформации под действием внешних механических сил.
Становятся стеклообразными при нагревании до критической температуры.
Способны менять структуру при переходе от объемной к плоскостной, чем обеспечивается вязкость.

Способность преобразовываться используется при формовом литье. После остывания неорганические полимеры твердеют, и приобретают также различные качества от прочного твердого до гибкого, эластичного. При этом обеспечивается экологическая безопасность, чем не может похвастаться обычный пластик. Полимерные материалы не вступают в реакцию с кислородом, а прочные связи исключают высвобождение молекул.

Сфера применения

Полимеры отличаются огромным разнообразием. С каждым годом ученые разрабатывают новые технологии, которые позволяют производить материалы с различными качественными показателями. И сейчас полимеры встречаются как в промышленности, так и в быту. Ни одно строительство не обходится без асбеста. Он присутствует в составе шифера, специальных труб и т.д. В качестве вяжущего элемента применяется цемент.

Силикон – отличный герметик, используемый строителями. Автостроение, производство промышленного оборудования, товаров народного потребления основано на полимерах, которые позволяют добиться высокой прочности, долговечности, герметичности.

А возвращаясь к асбесту, нельзя не упомянуть, что способность удерживать тепло позволило создать костюмы для пожарных.

Говоря об алмазах, принято отождествлять их с бриллиантами (обработанными алмазами). Некоторые неорганические полимеры не уступают этому природному кристаллу, что необходимо в различных промышленных сферах, и при производстве бриллиантов, в том числе. В виде крошки этот материал наносится на режущие кромки. В итоге получаются резцы, способные разрезать что угодно. Это отличный абразив, применяемый при шлифовании. Эльбор, боразон, киборит, кингсонгит, кубонит относятся к сверхпрочным соединениям.

Если требуется обработать металл или камень, применяются неорганические полимеры, изготовленные методом синтеза бора. Любой шлифовальный круг, продаваемый в строительных супермаркетах, имеет в своем составе этот материал. Для производства декоративных элементов используется, например, карбид селена. Из него получается аналог горного хрусталя. Но и этим перечень достоинств и список сфер применения не ограничен.

Фосфорнитридхлориды образуются при соединении фосфора, азота и хлора. Свойства могут меняться, и зависят от массы. Когда она велика, образуется аналог природного каучука. Только теперь он выдерживает температуру до 350 градусов. Под действием органических соединений реакций не наблюдается. А в допустимом температурном диапазоне свойства изделий не меняются.

Особые свойства, применяемые человеком

Суть в том, что в результате синтеза образуются макромолекулы объемного (трехмерного) типа. Прочность обеспечивается сильными связями и структурой. Как химический элемент неорганические полимеры ведут себя аморфно, и не вступают в реакцию с другими элементами и соединениями. Это особенность позволяет использовать их в химической промышленности, медицине, при производстве продуктов питания.

Термическая стойкость превышает все показатели, которыми обладают природные материалы. Если волокна используются для формирования армированного каркаса, то такая конструкция выдерживает на воздухе температуру до 220 градусов. А ели речь идет о борном материале, то предел температурной прочности поднимается до 650 градусов. Именно поэтому полеты в космос без полимерсан были бы невозможными.

Но это если говорить о качествах, превосходящих природные. Те же изделия, которые изготовлены из этих соединений, которые похожи по качеству к натуральным, имеют особое значение для человека. Это дает возможность снизить стоимость одежды, заменив, например, кожу. При этом внешних отличий практически нет.

В медицине на неорганические полимеры возлагаются особые надежды. Их этих материалов планируется изготавливать искусственные ткани и органы, протезы и т.д. Химическая устойчивость позволяет обрабатывать изделия активными веществами, что обеспечивает стерильность. Инструмент становится долговечным, полезным и безопасным для человека.

Так, интерьер, созданный с применением полимерных материалов пожарно безопасен. Большинство макромолекул формируют предметы, которые не горят, не плавятся, а значит, при нагревании не выделяют угарный газ. А те, которые имеют малый вес незаменимы в авиастроении, тем более, что они прочнее и дешевле натуральных.

По сей день учеными ведутся работы по созданию новых полимерных материалов. А те, которые уже применяются, требуют изучения. Свойства некоторых из них до конца не раскрыты. Разработка самой методологии – очередной шаг прогресса. Цель создателей – улучшить качества изделий, и сделать жизнь человека более комфортной.

Оцените статью:

Рейтинг: 0/5 – 0 голосов

Опорный конспект по химии на тему “Неорганические полимеры”

ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ

ТЕМА: НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ

Полимеры представляют собой аморфные и кристаллические, неорганические и органические вещества, общим признаком которых является то, что их структура состоит из «мономерных звеньев», соединённых в макромолекулы.

Мономер – элементарное звено полимера, группа атомов, повторяющаяся в структуре полимера.

Органические полимеры – это полимеры, которые содержат органические звенья.

Элементоорганические полимеры – это полимеры, которые содержат в цепи органических мономеров отдельные неорганические атомы. Не встречаются в природе.

Неорганические полимеры не содержат углерод-углеродных связей в повторяющемся звене, могут содержать отдельные органические радикалы, в качестве боковых атомов.

К неорганическим относят материалы, главная цепь которых неорганическая, а боковые ответвления не являются углеводородными радикалами. К формированию полимеров неорганического происхождения наиболее склонны элементы III-VI групп периодической системы химических элементов.

Классификация

Органические и неорганические полимеры активно исследуются, определяются их новые характеристики, поэтому четкой классификации этих материалов еще не выработано. Впрочем, можно выделить определенные группы полимеров.

В зависимости от структуры:

линейные;
плоские;
разветвленные;
полимерные сетки;
трехмерные и другие.

В зависимости от атомов главной цепи, образующих полимер:

гомоцепные типа (-M-)n – состоят из одного вида атомов;
гетероцепные типа (-M-L-)n – состоят из различных видов атомов.

В зависимости от происхождения:

Для отнесения к неорганическим полимерам веществ, которые в твердом состоянии представляют собой макромолекулы, необходимо также наличие в них определенной анизотропии пространственного строения и соответствующих свойств.

Основные характеристики

Более распространенными являются гетероцепные полимеры, в которых происходит чередование электроположительных и электроотрицательных атомов, например B и N, P и N, Si и O. Получить гетероцепные неорганические полимеры (НП) можно с помощью реакций поликонденсации. Поликонденсация оксоанионов ускоряется в кислой среде, а поликонденсация гидратированных катионов – в щелочной. Поликонденсация может быть проведена как в растворе, так и в твердых веществах при наличии высокой температуры.

Многие из гетероцепных неорганических полимеров можно получить только в условиях высокотемпературного синтеза, например, непосредственно из простых веществ. Образование карбидов, которые являются полимерными телами, происходит при взаимодействии некоторых оксидов с углеродом, а также при наличии высокой температуры.

Длинные гомоцепные цепи (со степенью полимеризации n>100) образуют карбон и p-элементы VI группы: сера, селен, теллур.

Неорганические полимеры: примеры и применение

Специфика НП заключается в образовании полимерных кристаллических тел с регулярной трехмерной структурой макромолекул. Наличие жесткого каркаса химических связей предоставляет таким соединениям значительную твердость.

Указанное свойство позволяет использовать в качестве абразивных материалов неорганические полимеры. Применение этих материалов нашло широчайшее применение в промышленности.

Исключительная химическая и термическая стойкость НП является также ценным свойством. Например, армирующие волокна, изготовленные из органических полимеров, устойчивы на воздухе до температуры 150-220 ˚С. Между тем борное волокно и его производные остаются устойчивыми до температуры 650 ˚С. Именно поэтому неорганические полимеры являются перспективными для создания новых химически и термостойких материалов.

Практическое значение также имеют НП, которые одновременно являются и приближающимися по свойствам к органическим, и сохраняющими свои специфические свойства. К таким относят фосфаты, полифосфазены, силикаты, полимерные оксиды серы с различными боковыми группами.

Полимеры углерода

Карбин – искусственно созданный, малоизученный линейный полимер с непревзойденными показателями прочности, не уступающими, а согласно ряду исследований и превосходящими графен. Впрочем, карбин – вещество таинственное. Ведь не все ученые признают его существование как самостоятельного материала.

Внешне выглядит как металло-кристаллический черный порошок. Имеет полупроводниковые свойства. Электропроводность карбина значительно увеличивается под действием света. Он не теряет этих свойств даже при температуре до 5000 ˚С, что намного выше, чем для других материалов подобного назначения. Получен материал в 60-х В.В. Коршаком, А.М. Сладковым, В.И. Касаточкиным и Ю.П. Кудрявцевым путем каталитического окисления ацетилена. Самое сложное было определить вид связей между атомами углерода. Впоследствии было получено вещество только с двойными связями между атомами углерода в Институте элементоорганических соединений АН СССР. Новое соединение назвали поликумулен.

Графит – в этом материале полимерная упорядоченность распространяется только в плоскости. Его слои соединены не химическими связями, а слабыми межмолекулярными взаимодействиями, поэтому он проводит тепло и ток и не пропускает свет. Графит и его производные – достаточно распространенные неорганические полимеры. Примеры их использования: от карандашей до атомной промышленности. Окисляя графит, можно получить промежуточные продукты окисления.

Алмаз – его свойства принципиально другие. Алмаз является пространственным (трехмерным) полимером. Все атомы углерода скрепляются между собой прочными ковалентными связями. Потому этот полимер является чрезвычайно прочным. Алмаз не проводит ток и тепло, имеет прозрачную структуру.

Полимеры бора

Если вас спросят о том, какие неорганические полимеры вам известны, смело отвечайте – полимеры бора (-BR-). Это достаточно обширный класс НП, широко применяемый в промышленности и науке.

Карбид бора – его формула правильнее выглядит так (B₁₂C₃)n. Его элементарная ячейка – ромбоэдрическая. Каркас образуют двенадцать ковалентно связанных атомов бора. А в середине его – линейная группа из трех ковалентно связанных атомов углерода. В результате образуется очень прочная конструкция.

Бориды – их кристаллы образованы подобно вышеописанному карбиду. Наиболее стойкий из них HfB₂, который плавится только при температуре 3250 °C. Наибольшей химической стойкостью отмечается TaB2 – на него не действуют ни кислоты, ни их смеси.

Нитрид бора – его часто называют белым тальком за сходство. Это сходство действительно лишь внешнее. Структурно он аналогичен графиту. Получают его, нагревая бор или его оксид в атмосфере аммиака.

Боразон

Эльбор, боразон, киборит, кингсонгит, кубонит – сверхтвердые неорганические полимеры. Примеры их применения: изготовление шлифовальных кругов, абразивных материалов, обработка металлов. Это химически инертные вещества на основе бора. По твердости ближе прочих материалов к алмазам. В частности, боразон оставляет царапины на алмазе, последний тоже оставляет царапины на кристаллах боразона.

Впрочем, эти НП имеют несколько преимуществ перед натуральными алмазами: у них большая термостойкость (выдерживают температуру до 2000 °C, алмаз же разрушается при показателях в пределах 700-800 °C) и высокая устойчивость к механическим нагрузкам (они не такие хрупкие). Боразон был получен при температуре 1350 °C и давлении 62000 атмосфер Робертом Венторфом в 1957 году. Аналогичные материалы ленинградскими учеными были получены в 1963 году.

Неорганические полимеры серы

Гомополимер – эта модификация серы имеет линейную молекулу. Вещество не является устойчивым, при колебаниях температуры распадается на октаэдрические циклы. Образуется в случае резкого охлаждения расплава серы.

Полимеры селена

Серый селен – полимер со спиралевидными линейными макромолекулами, вложенными параллельно. В цепях атомы селена связаны ковалентно, а макромолекулы связаны молекулярными связями. Даже расплавленный или растворенный селен не распадается на отдельные атомы.

Красный или аморфный селен тоже полимер цепной, но малоупорядоченной структуры. В температурном промежутке 70-90 ˚С он приобретает каучукоподобные свойства, переходя в высокоэластичное состояние, чем напоминает органические полимеры.

Карбид селена, или горный хрусталь. Термически и химически устойчивый, достаточно прочный пространственный кристалл. Пьезоэлектрик и полупроводник. В искусственных условиях его получили при реакции кварцевого песка и угля в электропечи при температуре около 2000 °C.

Прочие полимеры селена:

Моноклинный селен – более упорядоченный, чем аморфный красный, но уступает серому.
Диоксид селена, или (SеO2)n – представляет собой трехмерный сетчатый полимер.
Асбест – полимер оксида селена волокнистой структуры.

Полимеры фосфора

Существует много модификаций фосфора: белый, красный, черный, коричневый, фиолетовый.

Красный – НП мелкокристаллического строения. Получается нагревом белого фосфора без доступа воздуха при температуре 2500 ˚С. Черный фосфор получен П. Бриджменом при следующих условиях: давление 200000 атмосфер при температуре 200 °C.

Фосфорнитридхлориды – соединения фосфора с азотом и хлором. Свойства этих веществ меняются с ростом массы. А именно уменьшается их растворимость в органических веществах. Когда молекулярная масса полимера достигает нескольких тысяч единиц, образуется каучукоподобное вещество. Это единственный достаточно термостойкий безуглеродный каучук. Он разрушается только при температуре свыше 350 °C.

Роль неорганических полимеров в формировании литосферы:

Литосфера — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии, до астеносферы.

Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основном состоит из дунитов и гарцбургитов, её толщина составляет 5—10 км, а гранитный слой полностью отсутствует. Основными компонентами земной коры и поверхностного грунта Луны являются оксиды Si и Al и их производные. Такой вывод можно сделать исходя из существующих представлений о распространенности базальтовых пород. Первичным веществом земной коры является магма – текучая форма горной породы, содержащая наряду с расплавленными минералами значительное количество газов. При выходе на поверхность магма образует лаву, последняя застывая образует базальтовые породы. Основной химический компонент лавы – кремнезем, или диоксид кремния, SiO2 . Однако при высокой температуре атомы кремния могут легко замещаться на другие атомы, например алюминия, образуя различного рода алюмосиликаты. В целом литосфера представляет собой силикатную матрицу с включением других веществ, образовавшихся в результате физических и химических процессов, протекавших в прошлом в условиях высокой температуры и давления. Как сама силикатная матрица, так и включения в нее содержат по преимуществу вещества в полимерной форме, то есть гетероцепные неорганические полимеры.

Гранит – кислая магматическая интрузивная горная порода. Состоит из кварца, плагиоклаза, калиевого полевого шпата и слюд — биотита и мусковита. Граниты очень широко распространены в континентальной земной коре.

Наибольшие объёмы гранитов образуются в зонах коллизии, где сталкиваются две континентальные плиты и происходит утолщение континентальной коры. По мнению некоторых исследователей, в утолщённой коллизионной коре образуется целый слой гранитного расплава на уровне средней коры (глубина 10—20 км). Кроме того, гранитный магматизм характерен для активных континентальных окраин, и в меньшей степени, для островных дуг.

Минеральный состав гранита:

полевые шпаты — 60—65 %;

кварц — 25—30 %;

темноцветные минералы (биотит, редко роговая обманка) — 5—10 %.

Базальт. Минеральный состав. Основная масса сложена микролитами плагиоклазов, клинопироксена, магнетита или титаномагнетита, а также вулканическим стеклом. Наиболее распространенным акцессорным минералом является апатит.

Химический состав. Содержание кремнезёма (SiO₂) колеблется от 45 до 52-53 %, сумма щелочных оксидов Na₂O+K₂O до 5 %,в щелочных базальтах до 7 %. Прочие оксиды могут распределяться так: TiO₂=1.8-2.3 %; Al₂O₃=14.5-17.9 %; Fe₂O₃=2.8-5.1 %; FeO=7.3-8.1 %; MnO=0.1-0.2 %; MgO=7.1-9.3 %; CaO=9.1-10.1 %; P₂O₅=0.2-0.5 %;

Вывод

Неорганические полимеры в большинстве своем – вещества с уникальными характеристиками. Их применяют на производстве, в строительстве, для разработки инновационных и даже революционных материалов. По мере изучения свойств известных НП и создания новых, сфера их применения расширяется.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ:

Работ в парах:

Задание 1. Составить схему «Классификация полимеров»

Задание 2. Заполнить таблицу «Неорганические полимеры-простые вещества»

Полимеры серы

Полимеры селена

Полимеры фосфора

Задание 3: Заполнить таблицу «Неорганические полимеры – сложные вещества»

Страница не найдена – Портал Продуктов Группы РСС

Сообщите нам свой адрес электронной почты, чтобы подписаться на рассылку новостного бюллетеня. Предоставление адреса электронной почты является добровольным, но, если Вы этого не сделаете, мы не сможем отправить Вам информационный бюллетень. Администратором Ваших персональных данных является Акционерное Общество PCC Rokita, находящееся в Бжег-Дольном (ул. Сенкевича 4, 56-120 Бжег-Дольный, Польша ). Вы можете связаться с нашим инспектором по защите личных данных по электронной почте: .

Мы обрабатываем Ваши данные для того, чтобы отправить Вам информационный бюллетень – основанием для обработки является реализация нашей законодательно обоснованной заинтересованности или законодательно обоснованная заинтересованность третьей стороны – непосредственный маркетинг наших продуктов / продуктов группы PCC .

Как правило, Ваши данные мы будем обрабатывать до окончания нашего с Вами общения или же до момента, пока Вы не выразите свои возражения, либо если правовые нормы будут обязывать нас продолжать обработку этих данных, либо мы будем сохранять их дольше в случае потенциальных претензий, до истечения срока их хранения, регулируемого законом, в частности Гражданским кодексом.

В любое время Вы имеете право:

выразить возражение против обработки Ваших данных;
иметь доступ к Вашим данным и востребовать их копии;
запросить исправление, ограничение обработки или удаление Ваших данных;
передать Ваши персональные данные, например другому администратору, за исключением тех случаев, если их обработка регулируется законом и находится в интересах администратора;
подать жалобу Президенту Управления по защите личных данных.

Получателями Ваших данных могут быть компании, которые поддерживают нас в общении с Вами и помогают нам в ведении веб-сайта, внешние консалтинговые компании (такие как юридические, маркетинговые и бухгалтерские) или внешние специалисты в области IT, включая компанию Группы PCC .

Больше о том, как мы обрабатываем Ваши данные Вы можете узнать из нашего Полиса конфиденциальности.

Что такое полимеры

Молекулярная структура алмаза

Начнём с простого. Как «работают» обычные металлы? Металлы — это кристаллы, в которых тяжёлые ядра с нейтронами и протонами зафиксированы, а вот крошечные электроны — носители отрицательного заряда, двигаются от одного ядра к другому, создавая этакое «море электронов». Это называется металлической связью. Чтобы заставить металлы передавать электричество, нам нужно всего лишь создать поле: с одной стороны наладить отрицательный электрод — катод, с другой положительный — анод. Тогда под воздействием внешнего поля отрицательно заряженные частички анионы, в нашем случае это электроны, согласно золотому правилу «противоположности притягиваются», устремятся в сторону анода, создавая электрический ток. Положительно заряженные частички, в данном случае оставшиеся после электронов «дырки», называются катионами, они устремятся в сторону отрицательно заряженного катода. Такая система называется замкнутой, но стоит одному из электродов отодвинуться, и наше «море» снова будет волноваться, но уже никуда не потечёт.

Нанотрубка

Способность металлов проводить электрический ток называется электропроводностью. И именно это свойство понадобилось разработчикам Samsung в конце 90‑х годов прошлого века, чтобы создать идеальные экраны. Дело в том, что нынешние экраны (в частности, сенсорные) состоят из нескольких слоёв: стекла, соединительного слоя и схемы. При нажатии пальцем эти слои должны образовывать замкнутый цикл. То есть нужен был такой материал, который проводил бы электрический ток между стеклом и схемой. Но вы можете себе представить экран, который пропитан металлом? Металлы хороши всем, кроме одного: они непрозрачны. А значит, разработчикам Samsung нужно было придумать совершенно новый материал, который бы и электричество проводил, и прозрачным был. Такой материал нашёлся быстро: еще в 70‑х годах ХХ века японский учёный Хидеки Ширакава случайно обнаружил полимер, который проводил электричество. По сути, это был давно известный всем полимер — полиацетилен.

Конечно, вас может удивить, как полимеры, они же пластики, вдруг стали проводниками электричества. Но давайте взглянем на принцип проводимости в полимерах. Полиацетилен состоит из атомов углерода и водорода (СН)_х. Атомы углерода связаны между собой одинарными и двойными связями. При такой последовательности углероды, как бусинки в ожерелье, скрепляются одинарными связями, а вот двойная связь может перетекать от одной пары углеродов к другой. Подобное перераспределение связей, когда двойная и одинарная связи образно превращаются в две полуторные, принято называть сопряжением. И благодаря этому явлению в нашей ниточке углеродов появляется «русло», по которому потекут электроны.

В опыте, который проводил Ширакава, полимер, вероятно, получился идеальным, ведь если строгая последовательность одинарных и двойных связей прервётся, то река электронов пересохнет, и электрический ток пропадёт. Позже были получены другие полимеры, обладающие не одним руслом для электронов. За 20 лет с момента создания первого «органического металла» и до момента, когда компании стали искать новые материалы для сенсорных экранов, было найдено множество полимеров с подобными свойствами. Всё, что нужно было сделать промышленникам, это разработать технологию на основе уже известного полимера, тогда компания получила прибыль, Ширакава — Нобелевскую премию, а мы с вами — экраны самого лучшего качества.

Как вы думаете, где ещё могут применяться органические металлы? Сенсорные экраны — это раз. Есть ещё идеи? Давайте исходить из того, что мы уже знаем. Органические металлы — это длинные органические молекулы, которые могут передавать электрический импульс. Ничего не напоминает? Именно так можно охарактеризовать наши нейроны, заменив слово «молекулы» на слово «клетки». По сути, органические металлы — это тот компонент, которого не хватало искусственным мышцам. Из них можно делать биосенсоры, вживлять их в новую мышцу и… домашний Франкенштейн готов.

К тому же органические сенсоры, как и всё, что связано с электричеством, тесно связаны с теплообменом. У обычных металлов есть такое свойство: если нагреть кусок металла на одном конце, то электроны с нагретой стороны начнут быстрей двигаться, и в какой-то момент они начнут скапливаться на более холодной стороне. Так появится напряжение и, соответственно, электричество. Этот эффект называется эффектом Зеебека. И используется он в создании термоэлектрогенераторов — механизмов, которые вырабатывают электричество при разнице температур. Термоэлектрогенераторы (ТЭГи) являются таким же перспективным источником зелёной энергии будущего, как солнечные батареи, но применение их может варьироваться от огромной электростанции в центре Сахары (сами понимаете, чем больше разница между температурой воздуха и самого ТЭГа, тем лучше) до джинсов, которые будут заряжать ваш телефон от тепла вашего тела.

Органические полимеры – Alfa Aesar

3,3′-Диаллилбисфенол А диацетат, отвердитель эпоксидной смолы, EC-392

Гидрат 4-сульфоникаликс [6] арена

4-трет-Бутилкаликс [6] арен, 96%

Бисфенола А ацетат пропионат, отвердитель эпоксидной смолы, EC-326

Бисфенола F ацетат пропионат, отвердитель эпоксидной смолы, EC-298

Бромполистирол, ок. 1.0-2,0 ммоль / г

Диметакрилат этиленгликоля, 98%, стаб. с 100 м.д. 4-метоксифенола

Фиколл® 400

Фомблин YR-1800

Натриевая соль гепарина из слизистой оболочки кишечника свиней, МЕ> = 100 / мг

Высокотемпературный уретан, U-835

Бисмалеимид с удлиненным имидом, BMI-1500

Бисмалеимид с удлиненным имидом, BMI-5000

Бисмалеимид с удлиненным имидом, гель, BMI-3000

Бисмалеимид с удлиненным имидом, порошок, BMI-3000

Метоксиполиэтиленгликольамин, M.W. 1,000

Метоксиполиэтиленгликольамин, молекулярная масса 10,000

Метоксиполиэтиленгликольамин, M.W. 20,000

Метоксиполиэтиленгликольамин, МВ 5000

Метилизотиоцианат на полимерной основе, 1.5-1,9 ммоль / г на полистироле

Дисперсия Nafion® D-520, 5% масс. В воде и 1-пропаноле, обменная способность ≥1,00 мэкв / г

ВНИМАНИЕ. Вред репродукции – https://www.p65warnings.ca.gov/

Дисперсия Nafion® D-521, 5% масс. В воде и 1-пропаноле, обменная емкость ≥0,92 мэкв / г

ВНИМАНИЕ. Вред репродукции – https://www.p65warnings.ca.gov/

Oxynitrox® S100, свободные радикалы, 99 +%, средний молекулярный вес около 2250

Параформальдегид, 96%

Петролейный эфир 40/60

ВНИМАНИЕ. Вред репродукции – https://www.p65warnings.ca.gov/

Петролейный эфир 60/80

Поли (1,1-диметилсилазан), теломер

Поли (2-этил-2-оксазолин), М.W. 200,000

Поли (2-этил-2-оксазолин), МВ 50 000

Поли (2-этил-2-оксазолин), М.W. 500,000

Поли (2-этиланилин), изумрудная основа

Поли (2-метоксианилин), эмеральдиновое основание

Поли (2-метиланилин), эмеральдиновая основа

Поли (2-метиланилин), эмеральдиновая соль п-толуолсульфоновой кислоты

Поли (3-бутилтиофен-2,5-диил), региорандум

Поли (3-бутилтиофен-2,5-диил) региорегулярный

Поли (3-гексилтиофен-2,5-диил), регион случайный

Поли (3-гексилтиофен-2,5-диил) региорегулярный с низким содержанием металлов

Поли (3-октилтиофен-2,5-диил) региональный, низкометаллический

Поли (3-октилтиофен-2,5-диил) региорегулярный с низким содержанием металлов

Поли (акриловая кислота), 25 мас.% Раствор.в воде

Поли (аллиламин гидрохлорид)

Полианилин, изумрудная основа

Полианилин, эмеральдиновая соль п-толуолсульфоновой кислоты

Полидиметилсилоксан с концевыми гидроксильными группами, M.W. 4200

Полидиметилсилоксановая (силиконовая) эмульсия

Полидиметилсилоксан с концевыми группами триметилсилокси, M.W. 117,000

Полидиметилсилоксан с концевыми группами триметилсилокси, M.W. 1250

Полидиметилсилоксан с концевыми группами триметилсилокси, M.W. 139,000

Полидиметилсилоксан с концевыми группами триметилсилокси, МВ 14000

органических полимеров | BioNinja

Навык:

• Идентификация биохимических веществ, таких как сахара, липиды или аминокислоты, по молекулярным диаграммам

Углеводы

Структура сложных углеводов может варьироваться в зависимости от состава мономерных субъединиц

Полисахариды могут различаться в зависимости от типа моносахарида, которым они обладают, и способа связывания субъединиц между собой

Мономеры глюкозы в сочетании с образованием различных полимеров, включая гликоген, целлюлозу и крахмал

Полимеры глюкозы

Липиды

Липиды можно условно разделить на один из трех основных классов:

Простые (нейтральные) липиды – Сложные эфиры жирных кислот и спирта (напр.грамм. триглицериды и воски)
Сложные липиды – Сложные эфиры жирных кислот, спирт и дополнительные группы (например, фосфолипиды и гликолипиды)
Производные липиды – Вещества, полученные из простых или сложных липидов (например, стероидов и каротиноидов 35

Три основных типа липидов

Белки

Аминокислоты соединяются вместе пептидными связями, которые образуются между аминогруппами и карбоксильными группами соседних аминокислот

Слияние двух аминокислот создает дипептид, с последующими добавлениями, приводящими к образованию полипептидной цепи

Последующее сворачивание цепи зависит от порядка аминокислот в последовательности (на основе химических свойств)

Образование дипептида

Нуклеиновые кислоты

Нуклеотиды образуют связи между пентозным сахаром и фосфатной группой с образованием длинных полинуклеотидных цепей

В ДНК две комплементарные цепи образуют пары посредством водородной связи между азотистыми основаниями с образованием двойных цепей Это
двухцепочечная молекула может затем закручиваться с образованием двойной спирали

Образование полинуклеотидной цепи

Микропористые органические полимеры с ацетальными связями: синтез, характеристика, газосорбционные свойства

Ряд микропористых органических полимеров с ацетальными связями был синтезирован путем конденсации мультиформилсодержащих мономеров с пентаэритритом, катализируемой p -толуолсульфоновой кислотой.Эта легко реализуемая архетипическая реакция имеет высокие выходы, а коммерчески доступные исходные материалы, катализаторы и растворители делают эту конденсацию большими преимуществами по сравнению с другими методами конструирования микропористых органических полимеров. ИК-Фурье и твердотельная спектроскопия ЯМР ¹³ C подтверждают образование ацетальных связей в полученных полимерах. Наибольшая удельная поверхность Брунауэра – Эммета – Теллера этих пяти микропористых полимеров приближается к 1000 м ² г ⁻¹ .Кроме того, также исследуется их поглощение водорода и углекислого газа. В целом, мы предоставили универсальный метод для эффективного получения пористых органических полимеров с многообещающим применением в адсорбции газов.

У вас есть доступ к этой статье

Топохимическая полимеризация для твердофазного синтеза органических полимеров

Топохимическая полимеризация – это твердофазные реакции, вызванные выравниванием мономеров в кристаллическом состоянии.Ограничение молекул в кристаллической решетке мономера предлагает точный контроль над тактичностью, упаковкой и кристалличностью полимера, образующегося в топохимической реакции. Поскольку топохимические реакции происходят в условиях отсутствия растворителя и катализатора, давая продукты с высоким выходом и селективностью / специфичностью, которые не требуют утомительной хроматографической очистки, топохимическая полимеризация очень привлекательна по сравнению с традиционным синтезом полимеров в фазе раствора. С помощью этого метода можно получить полимеры сложной структуры и желаемой топологии.Часто такая упорядоченная упаковка придает привлекательные свойства полимерам, синтезированным топохимическим путем. Известны различные категории топохимической полимеризации, такие как полимеризация через [2 + 2], [4 + 4], [4 + 2] и [3 + 2] циклоприсоединения, а также полимеризация диинов, триинов, диенов, триенов. , и хинодиметаны, каждый из которых действует при подходящих стимулах, таких как тепло, свет или давление. Каждый класс этих реакций требует уникальной упаковки соответствующих мономеров для гладкой реакции и дает полимеры с различными свойствами.Этот обзор написан с целью объединить все типы топохимической полимеризации на единой платформе и продемонстрировать универсальность этих процессов полимеризации с контролируемой решеткой. Мы представляем краткую историю развития каждой категории и всесторонне рассматриваем топохимический синтез полностью органических полимеров, о которых сообщалось за последние двадцать лет, особенно в кристаллах. Мы в основном фокусируемся на различных молекулярных конструкциях и стратегиях инженерии кристаллов, используемых для выравнивания мономеров в подходящей ориентации для полимеризации.Наконец, мы анализируем текущие проблемы и перспективы на будущее в этой области исследований.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Что сохраняется в файле cookie?

границ | Пористые органические полимеры: новая платформа для фотокаталитического расщепления воды

Введение

Расщепление воды под действием видимого света с помощью фотокатализа стало свидетелем взрывного прогресса за последнее десятилетие, сопровождавшего стремительный рост конструкции фотокатализаторов. Среди интенсивно исследуемых систем пористые органические полимеры (СОЗ) продемонстрировали свою способность быть универсальной платформой для расщепления воды (рис. 1А). СОЗ – это разновидность ковалентно связанных полимеров с высокой удельной поверхностью и постоянными порами нанометрового размера, которые полезны для открытия активных центров для каталитических превращений (Zhang and Riduan, 2012).В отличие от других пористых аналогов, таких как цеолиты, диоксид кремния, металлоорганические каркасы (MOF), металлоорганические клетки, СОЗ можно проектировать; то есть можно управлять характером строительных блоков, включая геометрию и размеры, для различных функций. Кроме того, СОЗ, соединенные прочными ковалентными связями, всегда обладают высокой химической и термической стабильностью, что является предпосылкой для вторичного фотокаталитического применения. Как правило, типичные СОЗ в основном включают конъюгированные микропористые полимеры (CMP) (Jiang et al., 2008; Купер, 2009; Schmidt et al., 2009), ковалентные триазиновые каркасы (CTF) (Kuhn et al., 2008; Bojdys et al., 2010) и ковалентные органические каркасы (COF) (Cote, 2005; Tilford et al., 2006; Ding и Wang, 2013; Huang et al., 2016).

Рисунок 1. (A) Принципиальная схема фотокаталитического расщепления воды, на вставке – каркас из СОЗ (B) Схема основных процессов фотокаталитического расщепления воды с использованием полупроводников.

Принимая во внимание интенсивные исследовательские усилия по фотокаталитической реакции выделения водорода (HER), Ван и др. Обобщили прогресс в разработке сопряженных полимерных катализаторов для HER в 2016 году (Zhang et al., 2016). Однако в последнее время были обнаружены дополнительные работы в этой области, и исследования фотокаталитической реакции выделения кислорода (OER) также получили фундаментальное понимание в последнее время. Поэтому необходимо дать еще один обзор последних событий. Здесь мы суммируем синтетическую стратегию, молекулярный дизайн и функциональную модуляцию CMP, COF и CTF, и, что более важно, подчеркиваем их характеристики в отношении расщепления воды.

Основные принципы фотокаталитического расщепления воды

С фундаментальной точки зрения, общее расщепление воды на водород и кислород требует изменения стандартной свободной энергии Гиббса ΔG ⁰ на 237 кДж / моль ( Уравнение 1 ) (Ананьев и Дисмукес, 2005).Минимальную ширину запрещенной зоны можно рассчитать, если предположить, что энергия расщепления воды была полностью преобразована в электрическую работу (, уравнение 2, ). Другими словами, ширина запрещенной зоны должна быть более 1,23 эВ, чтобы соответствовать требованиям термодинамики расщепления воды, когда полупроводники используются в качестве фотокатализаторов. Между тем, ширина запрещенной зоны светочувствительных полупроводников должна быть ниже 3,0 эВ (, уравнение 3, ), поскольку более широкая запрещенная зона приведет к низкой эффективности использования видимого света (> 400 нм).

С точки зрения конкретных процессов, когда полупроводники стимулируются фотонами, электроны в HOMO спокойно переходят в LUMO, преодолевая препятствие, создаваемое запрещенной зоной (рис. 1B). В этом процессе дырка (h ⁺) будет удерживаться в HOMO, в то время как электрон (e ^–) появится в LUMO. В «фотовозбужденном» состоянии большинство электронно-дырочных пар быстро объединяются. Часть электронно-дырочных пар мигрирует на поверхность и захватывается водой, вызывая эффективное расщепление воды.Для пористых катализаторов большая площадь поверхности и четко выраженная структура пор могли бы эффективно облегчить обнаружение доступных поверхностных электронно-дырочных пар и были бы полезны для передачи реагентов. Следовательно, для расщепления воды жизненно важны три ключевых процесса. Сначала захват фотонов, затем разделение и транспортировка электронно-дырочных пар и расщепление воды электронно-дырочными парами.

Жертвенные агенты и сокатализатор обычно используются в большинстве ситуаций для повышения эффективности разделения воды в системе органических и полимерных фотокатализаторов.Жертвенные агенты использовались, чтобы запретить нежелательную рекомбинацию зарядов. Другими словами, эти жертвенные агенты могут быстро захватывать фотовозбужденные дырки или электроны и, следовательно, способствовать преобразованию. В типичных процессах HER метанол, триэтаноламин (TEOA), молочная кислота и т. Д. Обычно используются в качестве жертвенных агентов дырок, которые легче окисляются, чем вода. Точно так же в процессе OER нитрат серебра (AgNO ₃) и йодат натрия (NaI) используются в качестве жертвенных агентов электронов для ускорения окисления воды.Сокатализатор взаимодействует с фотокаталитической системой для снижения потенциалов восстановления водорода и обеспечения большего количества активных центров. Кроме того, сокатализатор может способствовать разделению фотовозбужденных электронно-дырочных пар на поверхности фотокатализатора, что приводит к улучшенной фотокаталитической системе. В общем HER H ₂ PtCl ₆ наносится на поверхность полимеров методом фотоосаждения (Kaur et al., 2011; Ou et al., 2017). Кроме того, переходные металлы в клане VIII, такие как Ru (Wang et al., 2009), Ni (Chang et al., 2015), Au и Ag (Paramasivam et al., 2008) также могут быть использованы в качестве сокатализаторов для фотокаталитического расщепления воды.

Когда мы оцениваем фотокатализатор расщепления воды, скорость выделения водорода или кислорода является наиболее часто используемым показателем фотокаталитической активности. Однако скорость эволюции зависит от фотодинамических условий. Кажущийся квантовый выход (AQY), который представляет эффективность фотокаталитического процесса, более удобен для сравнения (Zhang et al., 2016), но, к сожалению, отсутствует во многих исследованиях. AQY рассчитывается на основе уравнения (Zhang et al., 2013) следующим образом:

Стабильность фотокатализаторов, определенная длительным экспериментом или повторным экспериментом, незаменима. Как правило, фотокатализаторы на основе СОЗ долговечны по сравнению со своими аналогами и имеют лишь незначительное ослабление активности, что в основном вызвано неизбежной фотокоррозией.Другие факторы, такие как светопоглощение, площадь поверхности, морфология, энергетическая полоса, разделение и транспортная способность носителей заряда, также могут оказывать влияние на фотокаталитическое расщепление воды. Основываясь на этих параметрах, мы рассмотрели ряд структурно диверсифицированных СОЗ и дали подробное сравнение их фотокаталитической активности в отношении расщепления воды.

СОЗ для расщепления воды

Конъюгированные микропористые полимеры

Конъюгированные микропористые полимеры (CMP) состоят из π-сопряженного каркаса и крупной сетевой структуры, делокализованной электронами, что способствует эффективному поглощению света и транспортировке носителей заряда (рис. 2A).Были представлены различные стратегии дизайна для улучшения фотокаталитической активности CMP (Li et al., 2016a, c, d).

Рисунок 2. (A) Структуры CMP. (B) СЭМ-изображения листовой морфологии, масштабные полосы составляют 200 нм (Wang et al., 2017b). Воспроизведено с разрешения Wiley-VCH.

Пирен и перилен являются типичными электронно-богатыми единицами с уникальной оптической активностью, такой как высокий коэффициент поглощения света и электронодонорная способность.Были предложены новаторские донорные π (D-π) CMP на основе пирена для фотокаталитического расщепления воды (Sprick et al., 2015). Однако скорость выделения водорода из чистого порошка довольно низкая [174 мкмоль / (ч г)] при облучении видимым светом. Цзян и его сотрудники разработали серию ХМФ на основе перилена с аналогичными молекулярными структурами D-π, в то время как скорость производства водорода все еще непривлекательна и составляет 13 мкмоль / (чг) (PrCMP-3) (Xu et al., 2017). Эти результаты демонстрируют, что фотокаталитические характеристики CMP на основе полного донора все еще не удовлетворяются из-за отсутствия внутренней поляризации для эффективного процесса разделения зарядов.Следовательно, есть еще много возможностей для улучшения и требуется дальнейшее рациональное проектирование ХМП на основе пирена или перилена.

Помня об этом, группа Цзяна разработала серию акцепторных CMP на основе пирена, введя в скелет бензотиадиазол с различным процентилем акцептора электронов. Отметить, что наиболее активный фотокатализатор PyBt-2, полученный в результате сополимеризации донорных звеньев (например, 1,3,6,8-тетрабромпирена) и акцепторных мономеров (например, 4,7-дибромбензо [c] [1,2,5 ] тиадиазол) через π-связь 1,4-фенилена, который демонстрирует значительно повышенную фотокаталитическую активность в отношении выделения водорода в видимом свете со скоростью 296 мкмоль / (чг) и значительную активность OER (Xu et al., 2018). Очевидно, что CMP, конъюгированные с D-A, проявляют исключительную фотокаталитическую активность, которую можно точно настроить, регулируя соотношение донорных и акцепторных единиц. Когда поляризованный каркас способствует разделению электронно-дырочных пар, а полностью сопряженный каркас способствует переносу зарядов. В соревновании этих двух взносов все еще существует «баланс», который требует надлежащего соотношения донора и исполнителя. Кроме того, последовательность полимерной цепи остается хаотичной, учитывая различную реакционную способность сомономеров.

В последнее время все больше фотокатализаторов на основе ХМП рационально разрабатываются путем сополимеризации различных соотношений фотоэлектрических донорных и акцепторных сомономеров. Примечательно, что CMP, полученный из 4,8-ди (тиофен-2-ил) бензо [1,2-b: 4,5b ‘] дитиофенхромофора (DBD), демонстрирует значительно высокую скорость образования водорода до примерно 1914 мкмоль / ( ч · г) (Li et al., 2016a). Было также доказано, что включение акцепторного лиганда, легированного азотом, такого как пиразин и дипиридил, эффективно усиливает фотокаталитическую активность, а скорость выделения водорода составляет до 2590 мкмоль / (ч · г) (Li et al., 2016г). ХМБ, содержащие диоксид дибензотиофена (DBTD), демонстрируют исключительно высокую скорость до 4600 мкмоль / (ч · г). Кроме того, DBTD-CMP-1 был продемонстрирован как эффективный фотокатализатор HER без сокатализатора, который производит водород со скоростью 2460 мкмоль / (ч · г) при облучении видимым светом (Wang et al., 2018). Прежде всего, многочисленные блоки с определенными электронными свойствами и геометрией вводятся в основу каталитической системы D-A CMP, и скорость выделения водорода в видимом свете значительно увеличивается.

Введение алкинильных групп в сопряженные полимеры – эффективная и простая стратегия разработки фотокатализатора для расщепления воды. Повышение интенсивности фототока и отрицательный сдвиг уровней НСМО вызваны присутствием алкинильных групп и улучшают производственную активность H ₂ в видимом свете (Zhang et al., 2017b). ХМФ на основе алкинила, полученные в результате окислительного сочетания 1,3,5-триэтинилбензола (TEB) и 1,3,5-трис- (4-этинилфенил) бензола (TEPB), могут расщеплять воду на стехиометрический водород и кислород при умеренных температурах. скорости эволюции (218 и 102 мкмоль / (ч · г) с высоким AQY для общего расщепления воды (10.3 и 7,6%) при облучении видимым светом. В ходе исследования пластинчатая морфология полимеров может позволить фотогенерированным экситонам легко получить доступ к поверхности полимера для запуска окислительно-восстановительных реакций (рис. 2B), подавляя нежелательную электронно-дырочную рекомбинацию (Wang et al., 2017b). Аналогичным образом, B-FOBT-1,3,5 на основе алкинила со структурами, конъюгированными с DA, демонстрирует очень впечатляющую активность при скорости выделения водорода 9600 мкмоль / (ч · г), и это усиление вносится структурой DA, которая способствует протонной реакции. процесс сопряженного переноса электронов (PCET) (Xiang et al., 2018).

Фотокаталитические ХМФ легко интегрируются с различными мономерами и оптимизируются с помощью необязательного соотношения различных мономеров посредством сочетания Сузуки, окислительного сочетания, сочетания Соногашира и т. Д. Сополимеризация расширяет делокализованное π-сопряжение, которое выгодно для сбора фотонов, и настраиваемую поляризацию. каркас предлагает высокоэффективное разделение электронно-дырочных пар. Вкратце, CMP полностью доступны для блока фотоактивных блоков для создания высокопроизводительного каркаса D-A, и это преимущество делает CMP пограничным материалом с высокой активностью при расщеплении воды.

Каркасы ковалентных триазинов

Каркасы ковалентных триазинов (CTF), которые обладают высокой термической и химической стабильностью, обычно конструируются из предшественников триазина или ароматических нитрилов. С химической точки зрения триазин, известный как богатое азотом сопряженное звено с электроноакцепторным характером, может действовать как окислительно-восстановительный центр для фотокаталитического расщепления воды (Schwinghammer et al., 2013, 2014; Stegbauer et al., 2014). Учитывая эти свойства, CTF широко используются в качестве гетерогенных катализаторов (Puthiaraj et al., 2016) и показали, что они привлекают фотокаталитическую активность при облучении видимым светом (Li et al., 2016b; Qu et al., 2016; Meier et al., 2017).

CTF-1 был приготовлен из терефталонитрила ионотермическим методом в виде черного монолитного порошка (рис. 3A; Kuhn et al., 2008), у которого отсутствует достаточная термодинамическая движущая сила для фотокаталитического расщепления воды. Причина может заключаться в том, что частичная карбонизация CTF приводит к сужению запрещенной зоны. Принимая это во внимание, Лотч и др. Оптимизировали ионотермический метод, используя низкую температуру реакции и длительное время реакции.Был получен образец бледно-желтого PTO-300, который показывает повышенную скорость HER (до 1000 мкмоль / (ч · г)) при моделировании солнечного излучения (рис. 3B) (Schwinghammer et al., 2015). Следовательно, соответствующая ширина запрещенной зоны является предпосылкой для фотокаталитического производства водорода после предотвращения неожиданной карбонизации. РТО-300 имеет низкую степень полимеризации и недостаточно делокализованную сопряженную систему, поэтому можно ожидать, что новые стратегии синтеза CTF могут привести к дальнейшему развитию фотокатализа.

Рисунок 3. (A) Условные структуры CTF (CTF-1: n = 1; CTF-2: n = 2; CTF-3: n = 3. CTF-4: n = 4). (B) Поглощение в УФ / видимой области и фотографии (вставка) PTO-300, PTO-350 и CTF-1. (Schwinghammer et al., 2015). Воспроизведено с разрешения Королевского химического общества. (C) HER сравнение CTF-1 ~ CTF-4 и связанных с Suzuki CTF-2 ~ CTF-4 (Meier et al., 2017). Воспроизведено с разрешения Elsevier.

В последнее время было предложено больше методов для построения CTF, таких как микроволновый вспомогательный ионотермический метод (Zhang et al., 2010a) и использование сильной кислоты Бренстеда (Ren et al., 2012; Zhu et al., 2012). CTF-T1 был получен из трифторметансульфоновой кислоты (TfOH), катализируемой тримеризацией терефталонитрила при комнатной температуре, и дает приемлемую ширину запрещенной зоны 2,94 эВ (Bi et al., 2015). Скорость HER конкурентоспособна с g-C ₃ N ₄ (Wang et al., 2009) и нанокристаллами диоксида титана (Chen et al., 2011) и значительно выше, чем полученные ионотермическим способом олигомеры на основе триазина (Schwinghammer et al., 2015), AQY CTF-T1 составляет около 2,4% при 420 нм. Фотокаталитический OER CTF-T1 также был протестирован, однако скорость выделения составляет всего 9 мкмоль / (ч · г). Купер и др. Синтезировали серию CTF от CTF-1 до CTF-4 либо путем тримеризации нитрилов, катализируемой TfOH, либо путем полимеризации Сузуки-Мияуры (рис. 3A; Meier et al., 2017). Полученные CTF демонстрируют различную ширину запрещенной зоны по сравнению с CTF из муфты Suzuki-Miyaura, что происходит из-за разницы в природе концевых групп и дефектов в материалах.CTF-2 показывает самый высокий HER (296 мкмоль / (ч · г)) среди материалов в исходном состоянии, в то время как HER CTF-2-Suzuki ниже из-за его низкой площади поверхности (Рисунок 3C). Обращает на себя внимание то, что удлинение фениленового спейсера снижает термодинамическую движущую силу для расщепления воды, но одновременно увеличивает поглощение видимого света. Фотокаталитическую активность фотокаталитической системы CTF можно легко регулировать за счет синергетического эффекта поглощения света, ширины запрещенной зоны и площади поверхности.

Следующее поколение пористых материалов, однако, уже, кажется, находится в стадии реализации, поскольку представлено «пористыми фотокатализаторами для выделения кислорода» (Garcia-Esparza et al., 2017; Wang et al., 2017c; Zhang et al., 2017a). Учитывая легкость адаптации строительных блоков, CTF представляет собой синтетически универсальную платформу для фотокаталитического расщепления воды. Обогащенный азотом каркас обеспечивает активный центр для легирования и координационный центр для модификации металл-фотокатализатором, что способствует усилению активности CTF. За последние пару лет CTF привлекает колоссальный интерес своей чрезвычайно высокой активностью в отношении выделения кислорода. Узкая запрещенная зона и глубокая ВЗМО указывают на сильную окислительную активность CTF и на перспективный фотокатализатор для окисления воды.

Как правило, Ван и др. Описывают получение модифицированного кобальтом CTP-2 посредством тримеризации 4,4′-бифенилдикарбонитрила, и он показывает значительную фотокаталитическую активность OER со скоростью 30 мкмоль / (ч · г) при облучении видимым светом. (Лан и др., 2018). Более того, кристаллический CTF-1-100W был приготовлен при умеренном воздействии микроволн в присутствии TfOH, и упорядоченный плоскостной каркас сохранялся с минимальной карбонизацией. При достаточном количестве фотонов видимого света, соответствующая энергетическая полоса и низкий HOMO являются доминирующими факторами для OER и самого высокого AQY (3.8% при 420 нм) фотокаталитического выделения кислорода. Примечательно, что CTF-1-100W также эффективен для HER со скоростью эволюции 5 500 мкмоль / (ч · г) и AQY 6% при облучении видимым светом (Xie et al., 2018). Фотокаталитическую активность можно значительно улучшить с помощью методов допирования (рис. 4A; Zhang et al., 2014; Ran et al., 2015). Ли и др. Разработали легированный серой CTFS ₁₀ путем отжига с серой (Li et al., 2016b), и скорость HER оценивается в 2000 мкмоль / (ч · г), что в четыре раза выше, чем у CTF. -T1.CTFS показывает меньший импеданс заряда (рис. 4B) и меньшую интенсивность фотовозбужденной люминесценции (рис. 4C), чем CTF-T1, поскольку введение богатой электронами серы способствует сцеплению между триазиновым кольцом и фенильными кольцами и препятствует рекомбинации фотовозбужденных электронно-дырочные пары.

Рисунок 4. (A) Схема метода легирования серой на CTF (B) EIS графики Найквиста и (C) Отклик фототока CTF-T1 и CTFS (Li et al., 2016б). Воспроизведено с разрешения Королевского химического общества.

Изменение химического состава и физической структуры является перспективной стратегией повышения активности органических фотокатализаторов (Sun and Liang, 2017). Квантовые точки (КТ) MoS ₂ были модифицированы на CTF-T1 с помощью метода фотоосаждения in situ , который обеспечивает синергетический композит в 8 раз более высокий уровень HER, чем чистый CTF-T1 (Jiang et al. , 2018). Сильное электронное взаимодействие между MoS ₂ и CTF-T1 является возможным результатом образования гетероперехода (Christoforidis and Fornasiero, 2017). Однако эти композитные фотокатализаторы все еще нуждаются в дальнейших исследованиях, и подробный механизм остается неясным.

Большинство CTF с хорошей фотокаталитической активностью имеют аморфную природу. Кристалличность способствует проявлению фотокаталитической активности полимерных полупроводников (Wang et al., 2012; Zhang et al., 2015) благодаря их решеткам с открытыми порами. Сильный кислотный катализатор Бренстеда использовался для уменьшения карбонизации, в то же время нарушая кристалличность CTF. Недавно был предложен новый метод синтеза, такой как подходы низкотемпературной поликонденсации (Wang et al., 2017a; Yu et al., 2018). Кристаллические CTF, полученные с помощью этих мягких подходов, могут показать большой потенциал в фотокаталитическом расщеплении воды. Кроме того, структурный дизайн и процесс синтеза по-прежнему являются проблемой для CTF, и необходимо уделять больше внимания выяснению взаимосвязей между его структурой и фотокаталитическими свойствами.

Ковалентные органические каркасы

Ковалентные органические каркасы (COF) представляют собой высококристаллический тип СОЗ (Huang et al., 2016), которые точно интегрированы в протяженные периодические скелеты посредством реакции обратимой конденсации, такой как реакция основания Шиффа (Cote, 2005).По сравнению с другими СОЗ, COF отличались однородной пористой структурой и высокоупорядоченным скелетом (Ding and Wang, 2013).

Недавно Лотч и его сотрудники разработали серию азиновых COF (рис. 5A) (Vyas et al., 2015), и полученный N3-COF демонстрирует скорость выделения водорода на уровне 1703 мкмоль / (ч · г) (рис. 5B). . Активности N1-COF ~ N3-COF положительно коррелируют с кристалличностью, которая увеличивается вдоль ряда (рис. 5C). Чтобы дополнительно проверить, как содержание азота влияет на активность этой фотокаталитической системы, был также исследован другой PTP-COF (рис. 5D) (Haase et al., 2017). Атомы азота в периферийных устройствах приводят к нерегулярному наложению каркасов, что вызывает плохую кристалличность, таким образом, скорость HER резко снижается до 84 мкмоль / (ч · г), что на порядок ниже, чем N3-COF (Рисунок 5E). Как неудовлетворенная активность PTP-COF, он имеет более потребляющую флуоресценцию рекомбинацию электронно-дырочных пар, чем N3-COF, о чем свидетельствует затухание флуоресценции (рис. 5F). Замена звеньев C-H атомами N в центральном арильном кольце уменьшает двугранный угол между центральным арильным кольцом и периферическим фенильным кольцом в узлах COF, таким образом, повышенная активность определяется увеличением планарности сопряженного скелета и кристалличности материала.Высокая планарность сопряжения увеличивает подвижность носителей заряда, а кристалличность COF способствует предотвращению рекомбинации фотовозбужденных электронов и дырок и уменьшению захвата на дефектных участках.

Рисунок 5. (A) Структуры Nx-COF (X = Y = Z = CH: N0-COF; X = N, Y = Z = CH: N1-COF; X = Y = N, Z = CH: N2-COF; X = Y = Z = N: N3-COF). PXRD-диаграммы (B) и скорости выделения водорода (C) из N0-COF в N3-COF (Vyas et al., 2015).Воспроизведено с разрешения Nature Publishing Group (D) Структуры PTP-COF. Скорость выделения водорода (E) и трасса распада с коррелированным временем однофотонного счета (TCSPC) (F) PTP-COF (Haase et al., 2017). Воспроизведено с разрешения Королевского химического общества.

Три связанных азином COF были сконструированы из пиреновых строительных блоков, которые различаются по количеству замещенных атомов азота в периферическом фенильном кольце (рис. 6A) (Stegbauer et al., 2018). Фотокаталитическая активность A-TEXPY-COF очень важна для стабильности промежуточного продукта расщепления воды. При увеличении стабилизации анион-радикала, который является мыслимым промежуточным продуктом богатого электронами полупроводника n-типа, скорость выделения водорода резко возрастает (Рисунки 6B, C). Теоретический расчет стабилизации промежуточного продукта может быть эффективным руководством для молекулярного обозначения высокоэффективного фотокаталитического COF.

Рисунок 6.(A) Структуры A-TEXPY-COF (X = Y = CH: A-TEBPY-COF; X = N, Y = CH: A-TENPY-COF; X = Y = N: A-TEPPY-COF ). (B) Скорость выделения водорода из A-TEXPY-COF. (C) Сравнение вертикальных энергий стабилизации катион-радикалов и анион-радикалов относительно системы A-TEBPY COF (Stegbauer et al., 2018). Воспроизведено с разрешения Wiley.

Связанные β-кетоенамином COF конструируются путем конденсации по Шиффу алкинильных функционализированных аминов с 1,3,5-триформилфлороглюцином (рис. 7A).COF, функционализированный диацетиленом, демонстрирует относительно высокие уровни HER (в среднем 324 мкмоль / (ч · г)) (Фигуры 7B, C). Что наиболее важно, высокий AQY на уровне 1,8% был получен при облучении светом 520 нм (Pachfule et al., 2018). Подобно CMP, принцип конструкции, согласно которому введение алкинильной группы является эффективной стратегией для стимулирования активности производства водорода. Это снижает LUMO и увеличивает поглощение полимера в видимом свете.

Рис. 7. (A) Структуры и скорости выделения водорода (B, C) TP-BDDA-COF, TP-EDDA-COF и TP-DTP-COF (Pachfule et al., 2018). Воспроизведено с разрешения Американского химического общества.

До сих пор в большинстве исследований COF для фотокаталитического производства водорода в качестве сокатализатора использовалась платина. Совсем недавно Лотч и его сотрудники представили фотокаталитическое производство водорода без благородных металлов с использованием N2-COF в качестве фотокатализатора (рис. 8A) (Banerjee et al., 2017). Интересно, что кобалоксим на основе неблагородных металлов использовался в качестве сокатализатора, и была достигнута более высокая скорость выделения водорода при 782 мкмоль / (ч · г) по сравнению с использованием платины в качестве сокатализатора (рис. 8B).Этот результат объясняется более эффективным переносом монометаллических электронов от COF к кобальтовому сокатализатору, а кобальт является первичным активным центром.

Рис. 8. (A) Схематическое изображение фотокаталитического выделения водорода с N2-COF и сококатализатором. (B) Скорость выделения водорода из сокатализатора N2-COF и кобальта, а также N2-COF и металлической платины в присутствии TEOA (Banerjee et al., 2017). Воспроизведено с разрешения Американского химического общества.

являются супрамолекулярными архитектурами, поскольку они точно спроектированы и регулярно интегрированы, а их оптические и электронные свойства можно легко оптимизировать. В силу их явной структуры было представлено множество теоретических расчетов, чтобы выявить взаимосвязь структура-свойства, поскольку они точно предсказывают энергетический диапазон и стабильность промежуточного продукта.

Заключение и сравнение

Прежде всего, разработка СОЗ для фотокаталитического расщепления воды является многообещающей, но все еще сложной задачей.Быстрый прогресс, достигнутый за последние 2–3 года в разработке и синтезе СОЗ, показал их огромный потенциал в качестве платформы из материалов, которые можно адаптировать для структурного и функционального проектирования высокоэффективных катализаторов. Этот мини-обзор дал небольшое вдохновение для разработки, синтеза и модуляции СОЗ для фотокаталитического производства водорода и кислорода. В настоящее время оксиды металлов как фотокатализаторы наиболее широко изучаются для получения водорода (Kudo and Miseki, 2009; Chen et al., 2010), а углеродно-азотные материалы являются высокоэффективными фотокатализаторами, которые привлекают большое внимание в последние годы (Lin et al., 2016; Zhang et al., 2018). В качестве конкурента этим современным фотокатализаторам раскрыто множество хорошо разработанных СОЗ с различными строительными блоками, методами синтеза и универсальной функциональностью. Более конкретно, CMPs легко обрабатываются из различных мономеров и позволяют легко вводить функциональную группу для конкретной задачи, чтобы модулировать ее фотокаталитические свойства. Изучение синтетических стратегий, таких как катализируемый кислотой синтез, улучшило бы фотокаталитическую активность CTF.Достижения в методах синтеза и исследование новых материалов дадут возможность для дальнейших разработок эффективных фотокатализаторов. Что еще более важно, CTF показала хорошие результаты в процессе производства кислорода. Кроме того, структурный и функциональный дизайн CTF появился, чтобы в перспективе стать горячей точкой фотокаталитических исследований. Примечательно, что процесс легирования и модифицирования с заметным улучшением указывает на эффективный подход к улучшению свойств CTF. COF имеют заметную активность в фотокаталитическом производстве водорода, где упорядоченные сопряженные сети способствуют повышению эффективности фотокатализа в видимом свете и достижению высокого AQY при облучении видимым светом.Обсуждаются именно модуляции фотокаталитических COF, раскрывающие взаимосвязь структура-свойства и стратегии регулирования конструкции COF.

Вот сравнение процессов фотокаталитического расщепления воды, и результаты последнего фотокатализа включены (Таблица 1).

Таблица 1 . Фотокаталитическая активность СОЗ по выделению водорода и кислорода.

Outlook

СОЗ значительно обогатили семейство фотокатализаторов и синтетические методологии, являясь многообещающей альтернативой современным металлическим фотокатализаторам и конкурентоспособными по сравнению с углеродно-азотными материалами.Будут разъяснены некоторые основные принципы разработки эффективных фотокатализаторов на основе СОЗ для расщепления воды. Во-первых, широкое поглощение света и хорошо подобранная ширина запрещенной зоны (около 2 ~ 3 эВ) позволяют эффективно использовать максимальную часть видимого света для облегчения процессов HER и OER в мезопорах. Обозначение рационально поляризованного скелета и введение функциональной группы, такой как алкинил, являются эффективными подходами, направленными на сбор и использование видимого света. Во-вторых, атомные однослойные или многослойные упорядоченные структуры и более открытые активные центры из-за большой площади поверхности обеспечивают высокую активность фотокатализаторов POP, разнообразие топологий и морфологий, акцент на сопряжении плоскостности и наноструктурированных кристаллах остается неизменным.Наконец, можно ожидать значительного повышения фотокаталитической активности за счет химической модификации активных центров основной цепи или композитных металлов. Инженерная гибридная фотосистема – еще один путь к объекту высокоэффективного расщепления воды, путем создания гетероперехода, который объединяет два полупроводника с разной шириной запрещенной зоны (Tran et al., 2012). В качестве органических полупроводниковых фотокатализаторов объединены неорганические фотокатализаторы, такие как оксид металла, которые характеризуются более низким перенапряжением и более высокой плотностью тока (Osterloh, 2013; Ge et al., 2017) может стать прорывом в области расщепления воды в видимом свете (Zhang et al., 2010b; Tian et al., 2015). Однако сочетание фотокатализатора POP и оксидов металлов для фотокаталитического расщепления воды все еще остается почти пустой областью. Они остаются в основном неизученными, и их следует изучить в будущем. В целом, появившиеся фотокатализаторы POP показали значительные преимущества, включая легко настраиваемую морфологию, пористость, химическую структуру и энергетический диапазон для фотокаталитического расщепления воды.Однако при фотокаталитическом расщеплении воды у СОЗ все еще есть некоторые недостатки.

1. Большая часть процесса фотокаталитического расщепления СОЗ в воде требует присутствия платины, но с точки зрения экономики и устойчивого развития необходимы усилия по исследованию фотокаталитического расщепления СОЗ без использования благородных металлов. Многие чистые ХМП активны в фотокаталитическом расщеплении воды, но очевидно, что остаточный палладий в процессе полимеризации внес свой вклад. Кроме того, дешевый и обильный кобальт использовался в качестве сокатализатора в других фотокаталитических системах POP, что, как ожидается, будет использоваться вместо платины.Жертвенный агент обычно используется для ускорения разложения воды. Однако он не подлежит переработке и загрязняет окружающую среду.

2. Фотокаталитическое производство водорода было тщательно изучено, в то время как фотокаталитическое производство кислорода, напротив, остается неизменным. Поскольку окисление воды протекает сложнее в кинетическом и энергетическом аспектах, фотокаталитическое производство кислорода станет более сложной задачей в будущем. CTFs продемонстрированы как кандидаты для высокоэффективного фотокаталитического выделения кислорода.Можно предположить, что быстро развивающиеся синтетические стратегии предложат CTF более ожидаемые свойства.

3. СОЗ обладают значительной фотокаталитической активностью в расщеплении воды, при этом кажущийся квантовый выход все еще ниже по сравнению с углеродно-азотными материалами (самый высокий AQY составляет 60% при облучении видимым светом с длиной волны 420 нм) (Lin et al., 2016 ; Zhang et al., 2018). СОЗ потенциально могут быть адаптированы и оптимизированы для обеспечения высокой производительности для эффективного разделения воды, и требуется функционально направленное проектирование свойств структуры.

Таким образом, СОЗ являются многообещающими и сложными для расщепления воды. Этот мини-обзор хотел бы дать небольшое вдохновение для разработки, синтеза и модуляции СОЗ в области фотокаталитического расщепления воды. Чтобы конкурировать с современными металлическими фотокатализаторами и углеродно-азотными материалами, ожидается создание более хорошо разработанных СОЗ с различными строительными блоками, методами синтеза и функциональными группами. В отличие от зрелых исследований фотокатализаторов на основе оксидов металлов, СОЗ представляют собой новую платформу расщепления воды.Вышеупомянутые недостатки препятствуют коммерциализации и индустриализации СОЗ, необходимы дополнительные исследования высокоэффективной фотокаталитической системы расщепления воды, чтобы бросить вызов практическим требованиям энергии и окружающей среды.

Взносы авторов

CX и WZ внесли равный вклад в работу. Все перечисленные авторы внесли свой вклад в составление и написание рукописи.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы признательны за финансовую поддержку Национальному научному фонду Китая (№№ 21674129 и 21636010), Проекту плана по науке и технологиям провинции Хунань, Китай (№ 2016TP1007), а также Программе инноваций Центрального Южного университета (2018CX046). WZ благодарит за финансовую поддержку из фондов фундаментальных исследований центральных университетов Центрального Южного университета (2018zzts108).

Список литературы

Ананьев Г., Дисмукес Г.С. (2005). Как быстро Photosystem II может расщеплять воду? Кинетические характеристики на высоких и низких частотах. Photosyn. Res . 84, 355–365. DOI: 10.1007 / s11120-004-7081-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Банерджи, Т., Хаазе, Ф., Саваши, Г., Готчлинг, К., Оксенфельд, К., и Лотч, Б.В. (2017). Односайтовый фотокаталитический H ₂ эволюция из ковалентных органических каркасов с молекулярными сокатализаторами кобалоксима. J. Am. Chem.Soc. 139, 16228–16234. DOI: 10.1021 / jacs.7b07489

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bi, J., Fang, W., Li, L., Wang, J., Liang, S., He, Y., et al. (2015). Каркасы на основе ковалентных триазинов как фотокатализаторы видимого света для расщепления воды. Macromol. Rapid Commun. 36, 1799–1805. DOI: 10.1002 / marc.201500270

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бойдис, М. Дж., Джероменок, Дж., Томас, А., и Антониетти, М. (2010). Рациональное расширение семейства слоистых ковалентных каркасов на основе триазина с регулярной пористостью. Adv. Матер. 22, 2202–2205. DOI: 10.1002 / adma.2006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чанг, К. Дж., Чу, К. В., Сюй, М. Х., и Чен, К. Ю. (2015). Графеновые композиты, легированные никелем ZnS, с улучшенными характеристиками фотокаталитического производства водорода. Внутр. J. Hydr. Energ. 40, 14498–14506.DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2015.05.141

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, X., Лю, Л., Ю, П. Ю., и Мао, С. С. (2011). Повышение поглощения солнечного света для фотокатализа с помощью черных нанокристаллов гидрогенизированного диоксида титана. Наука 331, 746–750. DOI: 10.1126 / science.1200448

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Christoforidis, K. C., and Fornasiero, P. (2017). Фотокаталитическое производство водорода: разрыв в энергоснабжении будущего. ChemCatChem 9, 1523–1544. DOI: 10.1002 / cctc.201601659

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гарсия-Эспарса, А. Т., Шинагава, Т., Ульд-Чик, С., Куреши, М., Пэн, X., Вэй, Н., и др. (2017). Нечувствительный к кислороду катализатор выделения водорода, покрытый слоем на основе молибдена для общего расщепления воды. Angew. Chem. Int. Эд. 56, 5780–5784. DOI: 10.1002 / anie.201701861

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ге, М., Cai, J., Iocozzia, J., Cao, C., Huang, J., Zhang, X., et al. (2017). Обзор наноструктурированных катализаторов TiO ₂ для устойчивого поколения H ₂. Внутр. J. Hydrogen Energy 42, 8418–8449. DOI: 10.1016 / j.ijhydene.2016.12.052

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хаасе, Ф., Банерджи, Т., Саваши, Г., Оксенфельд, К., и Лотч, Б.В. (2017). Отношения структура-свойство-активность в пиридинсодержащем ковалентном органическом каркасе, связанном с азином, для фотокаталитического выделения водорода. Фарадей Обсудить. 201, 259–276. DOI: 10.1039 / c7fd00051k

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг Н., Ван П. и Цзян Д. (2016). Ковалентные органические каркасы: платформа материалов для структурного и функционального дизайна. Нат. Rev. Mater. 1: 16068. DOI: 10.1038 / натревматс.2016.68

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jiang, J., Su, F., Trewin, A., Wood, C.D., Jones, J.T.A., Khimyak, Y.Z., et al.(2008). Синтетический контроль размера пор и площади поверхности в сопряженных микропористых полимерных и сополимерных сетях синтетический контроль размера пор и площади поверхности в сопряженных микропористых полимерах и сополимерах. Сети . 130, 7710–7720. DOI: 10.1021 / ja8010176

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jiang, Q., Sun, L., Bi, J., Liang, S., Li, L., Yu, Y., et al. (2018). Модифицированные точками MoS2Quantum каркасы на основе ковалентных триазинов для улучшенного фотокаталитического выделения водорода. ChemSusChem 11, 1108–1113. DOI: 10.1002 / cssc.201702220

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Каур П., Хапп Дж. Т. и Нгуен С. Т. (2011). Пористые органические полимеры в катализе: возможности и проблемы. ACS Catal. 1, 819–835. DOI: 10.1021 / cs200131g

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кун, П., Антониетти, М., и Томас, А. (2008). Пористые ковалентные каркасы на основе триазина, полученные ионотермическим синтезом. Angew. Chem. Int. Эд. 47, 3450–3453. DOI: 10.1002 / anie.200705710

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лань, З.А., Фанг, Ю., Чжан, Ю., и Ван, X. (2018). Фотокаталитическое выделение кислорода из функциональных полимеров на основе триазина с настраиваемой зонной структурой. Angew. Chem. Int. Эд. 57, 470–474. DOI: 10.1002 / anie.201711155

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Л., Цай, З., Ву, К., Lo, W. Y., Zhang, N., Chen, L. X., et al. (2016a). Рациональный дизайн пористых сопряженных полимеров и роль остаточного палладия в фотокаталитическом производстве водорода. J. Am. Chem. Soc. 138, 7681–7686. DOI: 10.1021 / jacs.6b03472

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, L., Fang, W., Zhang, P., Bi, J., He, Y., Wang, J., et al. (2016b). Каркасы на основе ковалентных триазинов, легированные серой, для улучшенного фотокаталитического выделения водорода из воды в видимом свете. J. Mater. Chem. А 4, 12402–12406. DOI: 10.1039 / c6ta04711d

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Л., Хадт, Р. Г., Яо, С., Ло, В. Ю., Цай, З., Ву, К. и др. (2016c). Фотокатализаторы на основе сопряженных полимеров, хелатирующих кобальт, для выделения водорода из воды. Chem. Матер. 28, 5394–5399. DOI: 10.1021 / acs.chemmater.6b01477

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Л., Ло, В. Ю., Цай, З., Чжан, Н., и Ю, Л.(2016d). Донорно-акцепторные пористые сопряженные полимеры для фотокаталитического производства водорода: важность акцепторного сомономера. Макромолекулы 49, 6903–6909. DOI: 10.1021 / acs.macromol.6b01764

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Линь Л., Оу Х., Чжан Ю. и Ван Х. (2016). Кристаллические нитриды углерода графита на основе три-s-триазина для высокоэффективного фотокатализа выделения водорода. ACS Catal. 6, 3921–3931. DOI: 10.1021 / acscatal.6b00922

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Майер, К.Б., Сприк, Р. С., Монти, А., Гильон, П., Ли, Дж. С. М., Цвейненбург, М. А. и др. (2017). Соотношения структура-свойство для каркасов на основе ковалентных триазинов: влияние длины спейсера на фотокаталитическое выделение водорода из воды. Polym 126, 283–290. DOI: 10.1016 / j.polymer.2017.04.017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оу, Х., Линь, Л., Чжэн, Ю., Ян, П., Фанг, Ю., и Ван, X. (2017). Нанолисты кристаллического нитрида углерода на основе три-s-триазина для улучшенного выделения водорода. Adv. Матер. 29: 1700008. DOI: 10.1002 / adma.201700008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pachfule, P., Acharjya, A., Roeser, J., Langenhahn, T., Schwarze, M., Schomäcker, R., et al. (2018). Ковалентный органический каркас (COF), функционализированный диацетиленом, для фотокаталитического производства водорода. J. Am. Chem. Soc. 140, 1423–1427. DOI: 10.1021 / jacs.7b11255

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Парамасивам, И., Макак, Дж. М., и Шмуки, П. (2008). Фотокаталитическая активность TiO ₂ слоев нанотрубок, нагруженных наночастицами Ag и Au. Electrochem. Commun. 10, 71–75. DOI: 10.1016 / j.elecom.2007.11.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Puthiaraj, P., Lee, Y.-R., Zhang, S., and Ahn, W.-S. (2016). Ковалентные органические полимеры на основе триазина: создание, синтез и применение в гетерогенном катализе. J. Mater. Chem. А 4, 16288–16311. DOI: 10.1039 / C6TA06089G

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цюй, А., Сюй, X., Чжан, Ю., Ли, Ю., Чжа, В., Вэнь, С., и др. (2016). Богатый азотом мезопористый полимер для фотокаталитического выделения водорода из воды. React. Функц. Polym. 102, 93–100. DOI: 10.1016 / j.reactfunctpolym.2016.03.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ран, Дж., Ма, Т. Ю., Гао, Г., Ду, X.-W., и Цяо, С. З. (2015). Нанолисты из пористого графитового нитрида углерода, легированного фтором, для синергетического усиления фотокаталитического производства в видимом свете H ₂. Energy Environ. Sci. 8, 3708–3717. DOI: 10.1039 / C5EE02650D

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рен, С., Бойдис, М. Дж., Доусон, Р., Лейборн, А., Химяк, Ю. З., Адамс, Д. Дж., И др. (2012). Пористые, флуоресцентные, ковалентные каркасы на основе триазина путем синтеза при комнатной температуре и с помощью микроволнового излучения. Adv. Матер. 24, 2357–2361. DOI: 10.1002 / adma.201200751

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шмидт, Дж., Вернер, М., и Томас, А. (2009). Конъюгированные микропористые полимерные сети посредством полимеризации Ямамото. Макромолекулы 42, 4426–4429. DOI: 10.1021 / ma73

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Швингхаммер К., Хуг С., Меш М. Б., Сенкер Дж. И Лотч Б. В. (2015). Фенилтриазиновые олигомеры для выделения водорода под действием света. Energy Environ. Sci. 8, 3345–3353. DOI: 10.1039 / c5ee02574e

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Швингхаммер, К., Меш, М. Б., Дуппель, В., Циглер, К., Сенкер, Дж., И Лотч, Б. В. (2014). Нанолисты из кристаллического нитрида углерода для улучшения выделения водорода в видимом свете. J. Am. Chem. Soc. 136, 1730–1733. DOI: 10.1021 / ja411321s

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Schwinghammer, K., Tuffy, B., Mesch, M. B., Wirnhier, E., Martineau, C., Taulelle, F., et al. (2013). Нитриды углерода на основе триазина для выделения водорода в видимом свете. Angew.Chem. Int. Эд. 52, 2435–2439. DOI: 10.1002 / anie.201206817

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сприк, Р. С., Цзян, Дж. Х., Бонильо, Б., Рен, С., Ратвиджитвек, Т., Гиглион, П. и др. (2015). Настраиваемые органические фотокатализаторы для выделения водорода под действием видимого света. J. Am. Chem. Soc. 137, 3265–3270. DOI: 10.1021 / ja511552k

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Штегбауэр, Л., Швингхаммер, К., и Лотч Б.В. (2014). Ковалентный органический каркас на основе гидразона для фотокаталитического производства водорода. Chem. Sci. 5, 2789–2793. DOI: 10.1039 / c4sc00016a

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Stegbauer, L., Zech, S., Savasci, G., Banerjee, T., Podjaski, F., Schwinghammer, K., et al. (2018). Фотопроводящие ковалентные органические каркасы на основе пирена, специально разработанные для генерации водорода в видимом свете. Adv. Energy Mater. 8: 1703278. DOI: 10.1002 / aenm.201703278

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тиан, Дж., Ленг, Ю., Чжао, З., Ся, Ю., Сан, Ю., Хао, П. и др. (2015). Углеродные квантовые точки / гидрогенизированные гетероструктуры TiO ₂ наноленты и их фотокаталитические свойства широкого спектра при УФ, видимом и ближнем инфракрасном излучении. Nano Energy 11, 419–427. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2014.10.025

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тилфорд, Р. У., Геммилл, В.Р., Зур Лой, Х.С., и Лавин, Дж. Дж. (2006). Легкий синтез высококристаллической, ковалентно связанной пористой боронатной сетки. Chem. Матер. 18, 5296–5301. DOI: 10,1021 / см 061177 г

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тран, П. Д., Вонг, Л. Х., Барбер, Дж., И Лоо, Дж. С. С. (2012). Последние достижения в области гибридных фотокатализаторов для производства солнечного топлива. Energy Environ. Sci. 5, 5902–5918. DOI: 10.1039 / c2ee02849b

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вяс, В.S., Haase, F., Stegbauer, L., Savasci, G., Podjaski, F., Ochsenfeld, C., et al. (2015). Настраиваемая азиновая ковалентная органическая каркасная платформа для генерации водорода под действием видимого света. Нат. Commun. 6, 1–9. DOI: 10.1038 / ncomms9508

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван К., Ян Л. М., Ван Х., Го Л., Ченг Г., Чжан К. и др. (2017a). Ковалентные триазиновые каркасы с помощью низкотемпературной поликонденсации. Angew.Chem. Int. Эд. 56, 14149–14153. DOI: 10.1002 / anie.201708548

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Wang, L., Wan, Y., Ding, Y., Wu, S., Zhang, Y., Zhang, X., et al. (2017b). Нанолисты из сопряженных микропористых полимеров для общего расщепления воды с использованием видимого света. Adv. Матер. 29, 1–8. DOI: 10.1002 / adma.201702428

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, К., Хисатоми, Т., Судзуки, Ю., Пан, З., Seo, J., Katayama, M., et al. (2017c). Листы фотокатализатора в виде частиц на основе углеродного проводящего слоя для эффективного разделения чистой воды по Z-схеме при атмосферном давлении. J. Am. Chem. Soc. 139, 1675–1683. DOI: 10.1021 / jacs.6b12164

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Х., Маеда К., Томас А., Таканабе К., Синь Г., Карлссон Дж. М. и др. (2009). Безметалловый полимерный фотокатализатор для получения водорода из воды в видимом свете. Нат. Матер. 8, 76–80. DOI: 10.1038 / nmat2317

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Й., Ван Х. и Антониетти М. (2012). Полимерный графитовый нитрид углерода как гетерогенный органокатализатор: от фотохимии до многоцелевого катализа и устойчивой химии. Angew. Chemie Int. Эд. 51, 68–89. DOI: 10.1002 / anie.201101182

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван З., Ян Х., Ян Т., Чжао Ю., Ван Ф., Чен Ю. и др. (2018). Конъюгированные микропористые полимеры на основе диоксида дибензотиофена для производства водорода в видимом свете. ACS Catal. 8, 8590–8596. DOI: 10.1021 / acscatal.8b02607

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xiang, Y., Wang, X., Rao, L., Wang, P., Huang, D., Ding, X., et al. (2018). Сопряженные полимеры с последовательным фторированием для усиления фотокаталитической эволюции H ₂ посредством протонно-связанного переноса электронов. ACS Energy Lett. 3, 2544–2549. DOI: 10.1021 / acsenergylett.8b01535

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xie, J., Shevlin, S.A., Ruan, Q., Moniz, S.J.A., Liu, Y., Liu, X., et al. (2018). Эффективное окисление воды и восстановление протонов под действием видимого света с помощью упорядоченного каркаса на основе ковалентного триазина. Energy Environ. Sci. 11, 1617–1624. DOI: 10.1039 / c7ee02981k

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюй, Ю., Мао, Н., Фэн, С., Чжан, К., Ван, Ф., Чен, Ю. и др. (2017). Сопряженные микропористые полимеры, содержащие перилен, для фотокаталитического выделения водорода. Macromol. Chem. Phys. 218, 1–9. DOI: 10.1002 / macp.201700049

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, Y., Mao, N., Zhang, C., Wang, X., Zeng, J., Chen, Y., et al. (2018). Рациональный дизайн микропористых сопряженных донорно-Π-акцепторных полимеров для фотокаталитического получения водорода. Заявл. Катал. B Environ. 228, 1–9.DOI: 10.1016 / j.apcatb.2018.01.073

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yu, S.-Y., Mahmood, J., Noh, H.-J., Seo, J.-M., Jung, S.-M., Shin, S.-H., et al. (2018). Прямой синтез ковалентного каркаса на основе триазина из ароматических амидов. Angew. Chemie Int. Эд. Engl . 57, 8438–42. DOI: 10.1002 / anie.201801128

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, Г., Лан, З.-А., и Ван, X. (2016). Сопряженные полимеры: катализаторы фотокаталитического выделения водорода. Angew. Chemie Int. Эд. Engl . 55, 15712–15727. DOI: 10.1002 / anie.201607375

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, Г., Лан, З.А., и Ван, X. (2017a). Конструирование поверхности графитовых полимеров нитрида углерода с сокатализаторами для фотокаталитического общего расщепления воды. Chem. Sci. 8, 5261–5274. DOI: 10.1039 / c7sc01747b

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан Г., Линь Л., Ли, Г., Чжан, Ю., Саватеев, А., Зафейратос, С., и др. (2018). Ионотермический синтез сополимеров на основе триазина и гептазина с кажущимся квантовым выходом 60% при 420 нм для производства солнечного водорода из «морской воды». Angew. Chemie Int. Эд. Engl . 57, 9372–9376. DOI: 10.1002 / anie.201804702

CrossRef Полный текст

Чжан, Г., Чжан, М., Е, X., Цю, X., Лин, С., и Ван, X. (2014). Полупроводники из нитрида углерода, модифицированные йодом, как фотокатализаторы в видимом свете для выделения водорода. Adv. Матер. 26, 805–809. DOI: 10.1002 / adma.201303611

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан Дж., Чен Й. и Ван Х. (2015). Двумерные нанолисты ковалентного нитрида углерода: синтез, функционализация и приложения. Energy Environ. Sci. 8, 3092–3108. DOI: 10.1039 / c5ee01895a

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, Дж., Го, Ф., и Ван, X. (2013). Оптимизированная и общая синтетическая стратегия для создания полимерных наноархитектур из нитрида углерода. Adv. Функц. Матер. 23, 3008–3014. DOI: 10.1002 / adfm.201203287

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, W., Li, C., Yuan, Y.-P., Qiu, L.-G., Xie, A.-J., Shen, Y.-H., et al. (2010a). Синтез пористого каркаса на основе триазина с высокой энергоэффективностью и эффективностью: ионотермическая полимеризация с использованием микроволнового излучения и поглощение водорода. J. Mater. Chem. 20: 6413. DOI: 10.1039 / c0jm01392g

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, X.H., Wang, X.P., Xiao, J., Wang, S.Y., Huang, D.K., Ding, X., et al. (2017b). Синтез фотокатализаторов на основе сопряженных полимеров на основе 1,4-диэтинилбензола и их повышенной активности производства водорода в видимом / ближнем инфракрасном диапазоне. J. Catal. 350, 64–71. DOI: 10.1016 / j.jcat.2017.02.026

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чжан, X. Y., Ли, Х. П., Цуй, X. Л., и Лин, Y. (2010b). Нанокомпозиты графен / TiO ₂: синтез, характеристика и применение в выделении водорода при фотокаталитическом расщеплении воды. J. Mater. Chem. 20, 2801–2806.