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針對傳統(tǒng)共價有機框架材料后修飾方法反應(yīng)類型有限、原料合成繁瑣以及COF合成條件篩選耗時等問題，本工作提出一種基于大環(huán)芳烴的超分子策略用于COF的非共價可切換后修飾及應(yīng)用。作為概念驗證，以柱[5]芳烴為大環(huán)芳烴代表，構(gòu)筑了一種柱[5]芳烴COF平臺用以容納不同的功能型客體分子用于不同的應(yīng)用（圖1）。

圖1. 大環(huán)芳烴COF用于非共價可切換的后功能化設(shè)計

首先利用一系列離子型客體分子實現(xiàn)了裂變產(chǎn)物碘單質(zhì)（I₂）的高效捕獲，最優(yōu)條件下吸附容量達到5.52 g/g，為大環(huán)芳烴共價有機聚合物中的最高值（圖2）。此外，在25^oC和75 ^oC條件下碘吸附容量分別達到4.08 g/g和4.97 g/g。將客體分子替換為不同的有機配體，又能分別實現(xiàn)模擬高放廢液中Pd²⁺離子和復(fù)雜環(huán)境中Hg²⁺離子的選擇性吸附分離（圖3）。移除客體后可實現(xiàn)COF材料的回收與功能切換，并循環(huán)用于負載不同客體從而連續(xù)性地用于其它場景。

圖2. 離子型客體負載的柱[5]芳烴COF用于碘單質(zhì)捕獲

圖3. 有機配體負載的柱[5]芳烴COF用于選擇性金屬吸附與功能切換

論文通訊作者為四川大學(xué)袁立華/馮文/李曉偉/蔡益民，第一作者為碩士研究生胡連城。該工作得到國家自然科學(xué)基金和中央高校基礎(chǔ)研究基金的資助。