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Chemically Stable Multilayered Covalent Organic Nanosheets from Covalent Organic Frameworks via Mechanical Delamination

化学 共价键 热重分析 傅里叶变换红外光谱 粉末衍射 化学工程 水溶液 高分子化学 核化学 有机化学 结晶学 工程类
作者
Suman Chandra,Sharath Kandambeth,Bishnu P. Biswal,Binit Lukose,Shrikant Kunjir,Minakshi Chaudhary,Ravichandar Babarao,Thomas Heine,Rahul Banerjee
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:135 (47): 17853-17861 被引量:720
标识
DOI:10.1021/ja408121p
摘要

A series of five thermally and chemically stable functionalized covalent organic frameworks (COFs), namely, TpPa-NO2, TpPa-F4, TpBD-(NO2)2, TpBD-Me2, and TpBD-(OMe)2 were synthesized by employing the solvothermal aldehyde-amine Schiff base condensation reaction. In order to complete the series, previously reported TpPa-1, TpPa-2, and TpBD have also been synthesized, and altogether, eight COFs were fully characterized through powder X-ray diffraction (PXRD), Fourier transform IR (FT-IR) spectroscopy, 13C solid-state NMR spectroscopy, and thermogravimetric analysis. These COFs are crystalline, permanently porous, and stable in boiling water, acid (9 N HCl), and base (3 N NaOH). The synthesized COFs (all eight) were successfully delaminated using a simple, safe, and environmentally friendly mechanical grinding route to transform into covalent organic nanosheets (CONs) and were well characterized via transmission electron microscopy and atomic force microscopy. Further PXRD and FT-IR analyses confirm that these CONs retain their structural integrity throughout the delamination process and also remain stable in aqueous, acidic, and basic media like the parent COFs. These exfoliated CONs have graphene-like layered morphology (delaminated layers), unlike the COFs from which they were synthesized.
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