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汪成课题组在《化学研究评述》发文阐述三维共价有机框架
来源:云顶集团4118网址  作者: 更新时间:2020-09-29



近日,化学领域权威期刊“化学研究评述”(Acc. Chem. Res.)发表云顶集团4118网址汪成教授课题组综述文章。文中着重介绍了汪成课题组三维共价有机框架领域研究进展,包括拓扑设计策略、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:从拓扑设计到应用》(“Three-dimensional Covalent Organic Frameworks: From Topology Design to Applications”)。该论文第一作者为博士后桂波,通讯作者为汪成教授。

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、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,相比于研究相对较为成熟的二维COFs,三维COFs的研究极具挑战性。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、功能化前体及应用较少。因此,自2007年首次报道以来,三维COFs相关研究成果报道很少(2016年前研究性论文大概只有10篇),发展非常缓慢

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, google citations: 317),并进一步证明该策略的普适性(JACS, 2017, google citations: 144)。在此基础上,合成了具有高结晶性的三维COFs粉晶样品,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,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应用研究。

不可否认,尽管三维COFs的研究取得了较大的进展,仍处于萌芽状态,面临许多挑战。最后,作者对该领域目前所面临的挑战和未来发展方向进行了详细分析,相信随着越来越多研究者的加入,该领域将会取得快速的发展。

文章链接:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.0c00357


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