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武漢大學(xué)汪成/桂波團(tuán)隊(duì)報(bào)道三維共價(jià)有機(jī)框架合成新策略

來源:武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院      2023-08-21
導(dǎo)讀:近期,國際權(quán)威期刊《美國化學(xué)會志》(Journal of the American Chemical Society)發(fā)表武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院汪成教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果,報(bào)道了一種通過二維片層穿插構(gòu)筑三維共價(jià)有機(jī)框架的新型策略。

近期,國際權(quán)威期刊《美國化學(xué)會志》(Journal of the American Chemical Society)發(fā)表武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院汪成教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果,報(bào)道了一種通過二維片層穿插構(gòu)筑三維共價(jià)有機(jī)框架的新型策略。論文題為《一種由二維片層穿插形成的熒光三維共價(jià)有機(jī)框架》(“A Fluorescent Three-Dimensional Covalent Organic Framework Formed by the Entanglement of Two-Dimensional Sheets”,J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, DOI: 10.1021/jacs.3c06159)。汪成團(tuán)隊(duì)博士研究生程遠(yuǎn)朋和北京大學(xué)博士研究生辛俊潔為論文共同第一作者,汪成教授、桂波副研究員與北京大學(xué)孫俊良教授為共同通訊作者。

共價(jià)有機(jī)框架(COF)是一類由分子前體通過共價(jià)鍵組裝而成的新興晶態(tài)有機(jī)多孔材料,在催化、存儲和分離等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。其中,三維COF具有比表面積大、孔道貫穿、開放位點(diǎn)豐富等結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在諸多領(lǐng)域極具潛力。但受限于共價(jià)成鍵組裝的難度,三維COF的結(jié)構(gòu)多樣化發(fā)展非常緩慢,極大限制了其應(yīng)用研究。根據(jù)框架化學(xué)原理,通過二維片層穿插也可構(gòu)筑三維COF,進(jìn)而豐富三維COF的結(jié)構(gòu)。然而,目前相關(guān)報(bào)道非常稀缺,亟需發(fā)展二維片層穿插合成三維COF的新型設(shè)計(jì)策略。

一種可行的解決方案是在平面分子的垂直方向引入大體積位阻基團(tuán),利用位阻基團(tuán)之間的排斥抑制層間堆積,進(jìn)而通過二維片層穿插構(gòu)筑三維COF。為證明該策略的可行性,他們將具有大位阻的蒽單元引入分子前體,設(shè)計(jì)并合成了兩個(gè)在垂直方向具有蒽單元的平面分子,并進(jìn)一步構(gòu)筑了具有良好結(jié)晶性的三維COF(3D-An-COF)。結(jié)構(gòu)解析顯示,3D-An-COF由二維片層通過近乎垂直的角度穿插而成,是一種全新的三維COF。此外,蒽單元的引入賦予該COF良好的熒光性能,可用于水相中抗生素的高效檢測。此研究提供了一種三維COF的新型構(gòu)筑策略,有助于豐富三維COF的結(jié)構(gòu)多樣性,推動功能化三維COF的發(fā)展和應(yīng)用。

該工作得到國家自然科學(xué)基金、中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助及學(xué)??蒲泄卜?wù)條件平臺的支持。

論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c06159

汪成課題組鏈接:http://chengwang.whu.edu.cn/


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