共价有机框架材料(covalent organic frameworks,COFs)是一类具有结晶性的多孔共价有机聚合物。经过充分设计的有机构建单元通过共价键实现原子级别精确连接形成具有周期性多孔框架结构的结晶性共价有机框架材料。根据构建单元的维度不同,共价有机框架材料可以分为二维和三维共价有机框架材料。由于共价有机框架材料由轻元素通过强共价键连接,拥有较低的密度、高的热稳定性以及固有的多孔性,在气体吸附、非均相催化、能量存储等研究领域得到科研工作者的广泛重视。自2005年第一个共价有机框架材料被报道到至今已十年有余,美国的Yaghi教授、Dichtel教授,日本的江东林教授,以及国内兰州大学的王为教授、吉林大学的裘式纶教授、上海有机化学研究所的赵新教授、武汉大学的汪成教授等在这方面均做出了非常出色的研究工作,但是国内还没有一本系统论述该类材料的设计原则、合成过程以及表征手段的著作。
近年来我们也开始了共价有机框架材料方面的研究,在教学和研究过程中,我们感到出版一本比较系统地介绍该类材料书籍的必要性,决定从共价有机框架材料的设计、合成和表征入手,通过对近期共价有机框架材料研究领域代表性的研究工作进行系统总结,为从事有机多孔材料的研究的人员,尤其是刚刚进入该领域的学生提供一本有参考价值的综述性质工具书,以促进共价有机框架材料的发展并全面反映国内外科学工作者在这方面的研究进展。
本书分5章:第1章对共价有机框架材料进行简单介绍;第2章通过归纳总结至今报道过的用于合成共价有机框架材料的反应,介绍在设计构建单元中可以选择的连接官能团的种类以及各类不同连接方式的共价有机框架材料的性质特征;第3章通过整理常见的共价有机框架材料的拓扑结构和构建单元的几何形状的对应关系,介绍如何通过设计构建单元得到特定拓扑结构的共价有机框架材料;第4章归纳了常见的合成共价有机框架材料的实验方法,介绍了各种方法的操作及优缺点;第5章介绍了表征共价有机框架材料的常见手段,介绍各种表征手段的原理及其在共价有机框架材料领域的应用。本书所有内容均通过具体实例的图片直观地加以描述,力求描述结构清楚、合成方法具体、规律总结可信、性质选取有代表性,整体内容系统、新颖、实用。
由于作者水平有限,书中存在的疏漏和不足之处,敬请读者批评指正。