Moderní sp2c-konjugované kovalentní organické sítě (COFs) se stavební jednotkou na bázi s-triazinu

Abstract

Moderní sp2c-konjugované kovalentní organické sítě (COFs) jsou založeny na tvorbě velice pevné kovalentní vazby vinylového typu (C=C), díky které vykazují mimořádnou chemickou stabilitu v kyselých i zásaditých prostředích. Tyto 2D polymerní materiály se vyznačují pravidelnou nadmolekulární strukturu, která odpovídá za jejich přesně definovaný porézní povrch a vysoce krystalický charakter, navíc je díky -konjugované páteři umožněna vysoká elektronová mobilita uvnitř sítě. Tyto vlastnosti předurčují COFs jako vhodné kandidáty uplatnitelné v různých materiálových odvětvích, jako je například skladovaní plynů či elektrické energie, fotokatalýza, separační technologie, optoelektronika a mnoha dalších. Nová generace olefinických sp2c-COFs se připravuje pomocí bazicky/kysele katalyzované Knoevenagelovy kondenzace mezi stavebními monomery s vhodnou symetrií. Typickými stavebními bloky při syntéze sp2c-COFs jsou zejména (hetero)aromatické aldehydy a sloučeniny s aktivní (kyselou) metyl(en)ovou skupinou. Na základě počtu a prostorové orientace jednotlivých reaktivních míst ve stavebních jednotkách jsou tvořeny sítě s různou topologií a rozměry základní buňky. Výsledná krystalinita materiálu se odvíjí od reverzibility kondenzační reakce. Vysoká reverzibilita umožňuje opravy uvnitř polymerní sítě, síťování pak probíhá ve smyslu termodynamicky nejvýhodnějšího nadmolekulárního uspořádání. Reverzibilita kondenzace je jasně řízena nastavenými reakčními podmínkami, kdy se s výhodou využívá metodiky solvotermální syntézy. 2,4,6-trimethyl-s-triazin reprezentuje v dnešní době velmi populární stavební jednotku s C3-symetrií pro tvorbu olefinických sp2c-COFs. Vybrané příklady olefinických kovalentních sítí založených na s-triazinu budou podrobně diskutovány v teoretické části této práce. Experimentální část je poté zaměřena na přípravu jedné známé triazinové sítě. Zde je hlavní náplní především optimalizace reakčních podmínek, které by zpřístupnily solvotermální syntézu běžným laboratorním podmínkám za současného zachování vysokého stupně krystalinity tohoto materiálu.