汪成课题组在《化≡学研究评述》发文◣阐述三维共价有机框架
新闻网讯(通讯员化苑)近日,《化学研↘究评述》(Acc.Chem.Res.)发表了化学与分︽子科学学院№汪成教授课题组综述文章。该文章着重介绍了汪成课题组在三维共价有机框架领域的研究进展,包括新拓扑设计⊙策略、原子水平结构解析、新型构筑基元和应用拓展等。
论文题为《三维共价有机框架:从拓扑①设计到应用》(“Three-dimensional Covalent Organic Frameworks:From Topology Design to Applications”)。博士后桂波为第一作者,汪成为通讯作者。
共价有机框架(COFs)是一类新兴♂的有机多孔晶体材料,具有比表面高、密度低及可设计性强等特点,在气体吸附与分离、催化、传感、能源等领域都展现出广阔的应用前景。根据其链接维度,COFs可分为二维COFs及三维COFs。相比于二维COFs,三维COFs具有更高的比表面积、复杂的孔道结构和大量的开放功能位点等,在催化和吸附等领域具有很多优势。
然而,与研究相对较为成熟的二维COFs相比,三维COFs的研究极具々挑战性。究其原因,主要是三维COFs的合成驱动力来自于共价键的形成,很难从原子层面对成键过程进行精准控制。此外,三维COFs还存在众多难题待解决,包括拓扑合成■策略稀少、结构表征困难及应用较少等。因此,自2007年首次报道以来,三维COFs相关研□究成果报道较少,发展缓慢。
面对三维COFs研究中存在的诸多挑战,汪成课题组从问题导向出发,取得了系列重要进展。考虑到一些功能分子(如芘□ 及卟啉)难以通过仅有的两种拓扑合成策略(4+2和4+3)引入到三维COFs中,他们于2016年首次报道了由四面体节点→和四边形连接单元通过【4+4】连接方式构筑三维COFs的新策略(JACS,2016),并进一步证明了该策略的普适性(JACS,2017)。在此基础上,汪成课题组合成了▲具有高结晶性的三维COFs粉晶样品,并首次通过电子衍射技术在原子水平确定了三维COFs粉晶样品结构(ACIE,2019)。此外,他们还丰富了三维COFs的分子构筑单元,并成功构筑了一系列具有不同功能和⌒ 应用的三维COFs(Nat Commun,2018;JACS,2020;ACIE,2020),拓宽了三维COFs的应用研究。
文章最后还对三维COFs研∮究目前所面临的挑战和未来发展方向进行了详细分析,期待越来越多研究者的加入,帮助该领域取得更快速的发展。
论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.0c00357
(供图:化学与分子科学学院 编辑:付晓歌、相茹)
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