摘要
COFs(CovalentOrganicFrameworks)是继MOFs(MetalOrganicFrameworks)后新型的多孔材料，不仅具备MOFs材料高比表面、结晶度的特点，还拥有稳定的共价键，低密度的框架。所以被广泛的应用在气体吸附分离、光电传感、半导体等方面。其中2DCOFs因为层与层存在电荷传输瓶颈限制了其在半导体方向的应用。全共轭三维COF拥有空间上的π共轭延伸，网状结构、更多开放位点等优势可以解决二维COFs存在的问题，此外杂原子掺杂会影响COFs的电子结构，从而提高了氧化还原的性能，所以本论文设计了两种掺杂噻吩和呋喃的新的三维共轭连接体，然后使用溶剂热法合成了不同杂原子掺杂的COFs。 1、使用富噻吩的配体COThTh-CHO为建筑单元与对苯二胺脱水缩合形成全共轭的3DCOFs(BUCT-COF-11),通过BET、XPS等的表征证明COFs的孔道结构以及形成的有机共价键，还测试BUCT-COF-11的霍尔效应，发现BUCT-COF-11的电导率达到2.97×10-5Sm-1,是BUCT-COF-1的10倍。BUCT-COF-11/CNT与PtRu/C组装成阴离子交换膜燃料电池(AEMFCs),在1280mAcm-2处的功率密度能够达到493mWcm-2远高于BUCT-COF-1的功率密度(317mWcm-2)。DFT计算表明，在共价有机框架中引入噻吩不仅提高了电导率，而且优化了样品的电子结构，从而提高了ORR的性能。 2、受到富噻吩配体合成的启发，我设计合成了一种环八四烯四噻吩四呋喃配体COThFn-CHO,同样与对苯二胺发生席夫碱缩聚反应形成富呋喃的全共轭3DCOFs(BUCT-COF-12),通过一些基础表征证明BUCT-COF-12的成功合成，此外还对BUCT-COF-12进行了电化学氧还原(ORR)的性能测试，发现与单壁碳纳米管导电剂掺杂性能最好，半波电位能够达到0.74V。
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