[发明专利]结构化有机膜

说明书

这个非临时申请要求2009年3月4日申请的名称为“Structured Organic Films”的美国临时申请No.61/157411的权益，其在此全文引入作为参考。

交叉引用的相关申请

共同转让的US专利申请No.__________，名称分别为“__________”，其公开内容整个在此以它们全部引入作为参考，描述了结构化有机膜，制备结构化有机膜的方法和结构化有机膜的应用。

发明背景

它的化学结构包含通过共价键连接成延长结构的分子的材料可以分成两类：(1)聚合物和交联的聚合物，和(2)共价有机框架(也称作共价连接的有机网络)。

该第一类(聚合物和交联的聚合物)典型的体现为分子单体聚合来形成长的线性共价键合的分子链。聚合物化学方法可以使得聚合链依次或者伴生地变成“交联的”。聚合物化学的性质提供了对于所形成材料的分子水平结构的较差的控制，即，聚合物链的组织和在链之间的分子单体图案化（patterning）大部分是无规的。几乎全部的聚合物是无定形的，除了一些线性聚合物(其有效的作为有序的棒而排布)之外。一些聚合物材料，特别是嵌段共聚物，可以在它们整体内具有有序的区域。在两种前述的情况中，聚合物链的图案化不是设计的，分子水平上的任何排序是自然的分子间排布倾向的结果。

该第二类(共价有机框架(COF))不同于第一类(聚合物/交联的聚合物)之处在于COF目的是高度图案化的。在COF化学中，分子组分称作分子构建嵌段而非单体。在COF合成过程中，分子构建嵌段反应来形成二维或者三维网络。因此，分子构建嵌段在整个COF材料中图案化，并且分子构建嵌段通过强共价键彼此相连。

因此最近开发的COF典型的是高孔隙率粉末和具有极低密度的材料。COF可以存储接近记录量的氩和氮。虽然这些常规的COF是有用的，但是这里存在着通过本发明的实施方案所解决的对于新材料的需要，其在增强特性方面提供了优于常规COF的优点。

常规的COF的性能和特性描述在下面的文献中：

Yaghi等人，US专利7582798；

Yaghi等人，US专利7196210；

Shun Wan等人，“A Belt-Shaped，Blue Luminescent，and Semiconducting Covalent Organic Framework”，Angew.Chem.Int.Ed.，第47卷第8826-8830页(网上公开于01/10/2008)；

Nikolas A.A.Zwaneveld等人，“Organized Formation of 2D Extended Covalent Organic Frameworks at Surfaces”，J.Am.Chem.Soc，第130卷第6678-6679页(网上公开于04/30/2008)；

Adrien P.Cote等人，“Porous，Crystalline，Covalent Organic Frameworks”，Science，第310卷第1166-1170页(2005年11月18日)；

Hani El-Kaderi等人，“Designed Synthesis of 3D Covalent Organic Frameworks”，Science，第316卷第268-272页(2007年4月13日)；

Adrien P.Cote等人，“Reticular Synthesis of Microporous and Mesoporous Covalent Organic Frameworks”J.Am.Chem.Soc，第129卷，12914-12915(网上公开于2007年10月6日)；

Omar M.Yaghi等人，“Reticular Synthesis and the design of new materials”，Nature，第423卷第705-714页(2003年6月12日)；

Nathan W.Ockwig等人，“Reticular Chemistry：Occurrence and Taxonomy of Nets and Grammar for the Design of Frameworks”，Ace.Chem.Res.，第38卷第3期，第176-182页(网上公开于2005年1月19日)；