Page 28 - 《精细化工》2023年第9期

·1876· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

图 8 COFs 膜材料的制备及水分离示意图 [68]
Fig. 8 Schematic diagram of preparation and water separation of COFs membrane materials [68]

2.1.2 气相吸附/分离 下制备了一系列具有不同比表面积的三嗪骨架
2.1.2.1 气体吸附 COFs：TCNQ-CTF，并用于吸附 H 2 和 CO 2。在 0.1 MPa
COFs 材料是目前最出色的气体吸附材料之一。 下，TCNQ-CTF 对 H 2 和 CO 2 的最大吸附容量分别
它的优异性能不仅体现在改善 MOFs 在室温和中等 高达 2.79%和 5.99 mmol/g（如图 9 所示）。
压力环境下吸附性能下降的弊端，而且还体现在氢能
源储存方面。尽管基于 COFs 的材料在气体吸附方面
还没有得到广泛的应用，但是，它们在这一领域的
应用范围可能非常大。COFs 及其相关材料主要应用
于 CO 2 捕集。其他气体/蒸气，如 I 2 和 CH 3 I 也能被
COFs 成功地吸附。化石燃料的大量燃烧导致全球
CO 2 排放过度，大气中 CO 2 的积累是最令人担忧的
环境问题之一。因此，大气或烟道气体在释放到环
境之前去除 CO 2 是非常重要的。COFs 作为一种新
型的多孔材料，可以很有效地从气体混合物中选择
性吸附 CO 2 。到目前为止，三嗪基、硼基和亚胺基
COFs 已被用于吸附 CO 2 。
COFs 在 CO 2 吸附过程中表现出依赖吸附压力
的特性。在低温条件下，COFs 对 CO 2 的吸附在很
大程度上取决于 COFs 的孔结构，当 COFs 的孔径小
于 1 nm 时，其对 CO 2 的吸附能力更强。利用极性基
团对 COFs 进行功能化修饰，也可以提高 COFs 在低
压下对 CO 2 的吸附能力。在较高的压力下，具有高
的孔体积和比表面积的 COFs 对 CO 2 的吸附效果更

好。而不管是在低压还是高压情况下，亚胺和三嗪 图 9 TCNQ-CTFs 对 H 2 （上，77 K）和 CO 2 （下，273 K）
基的 COFs 比硼基的 COFs 具有更高的 CO 2 吸附能 的吸附性能 [69]
力。这是因为亚胺和三嗪基的 COFs 含有的碱性 N Fig. 9 Adsorption performances of TCNQ-CTFs for H 2
(top) at 77 K and CO 2 (below) at 273 K [69]
与酸性 CO 2 分子之间的相互作用，即：Lewis 碱与
Lewis 酸之间的相互作用。也正是因为这种强的相 该吸附容量是已报道的共价三嗪类 COFs 中对
H 2 和 CO 2 吸附的最高值。TCNQ-CTF 优异的吸附性
互作用，使氮和氟掺杂的 COFs 在捕获 CO 2 和 H 2
方面也显示出良好的效果。DENG 等 [69] 在不同温度 能来源于 900 ℃高温处理的 TCNQ-CTF（TCNQ-