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Estruturas orgânicas covalentes (COFs) são materiais versáteis compostos de moléculas orgânicas interconectadas mantidas juntas por ligações covalentes. Essas estruturas podem ser construídas em formas bidimensionais ou tridimensionais (3D) que possuem uma combinação única de baixa densidade, alta área de superfície e propriedades facilmente ajustáveis. Entre os vários tipos de COFs, os COFs ligados a imina têm atraído atenção considerável devido à sua excepcional estabilidade térmica e química, bem como ao seu amplo escopo de materiais de partida monoméricos.
No entanto, os métodos sintéticos a granel tradicionais para COFs geralmente produzem pós que são insolúveis em solventes orgânicos comuns, apresentando desafios durante sua moldagem subsequente e fixação em substratos. Embora abordagens de fabricação alternativas, como esfoliação de COFs em massa em nanofolhas, emprego de novas interfaces e uso de modelos para filmes independentes, superem essa limitação, elas geralmente envolvem várias etapas e produzem estruturas de COF de baixa qualidade.
Recentemente, uma equipe de pesquisadores do Japão, liderada pelo professor Shinsuke Inagi, do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech), desenvolveu um novo método para sintetizar e fixar COFs de alta qualidade baseados em imina. Seu trabalho foi disponibilizado online em 9 de junho de 2023 e publicado como “Hot Paper” no Angewandte Chemie Edição Internacional Diário.
“O método proposto utiliza um ácido eletrogerado (EGA), produzido por meio da oxidação eletroquímica de 1,2-difenilhidrazina (DPH) em uma solução eletrolítica orgânica, como um catalisador para a síntese e imobilização de COF nas superfícies do eletrodo.
A equipe escolheu o DPH como fonte de EGA devido ao seu baixo potencial de oxidação e propriedades de liberação de ácido e usou 1,3,5-tris(4-aminofenil)benzeno (TAPB) e tereftalaldeído (PDA). Ao empregar o método de varredura de potencial para eletrólise, eles obtiveram com sucesso depósitos COF semelhantes a filmes em eletrodos de óxido de índio e estanho imersos em nitrometano. Os filmes TAPB-PDA COF possuíam alta cristalinidade e porosidade. Além disso, sua espessura pode ser controlada pela modulação do tempo de eletrólise.
Os pesquisadores também estenderam sua abordagem baseada em eletroquímica para a síntese de outras estruturas, incluindo COFs baseados em triazina e 3D.
Em conclusão, o Prof. Inagi destaca o potencial futuro do método proposto. “Ele elimina a necessidade de longos tempos de reação, altas temperaturas e catalisadores ácidos de Lewis normalmente necessários na síntese convencional de COF, tornando-a ecológica”, destaca. “Além disso, a fixação direta de filmes COF em eletrodos é promissora para aplicações baseadas em COF, especialmente em eletrodos funcionais modificados e materiais sensores.”
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