汪成課題組在三維共價有機框架取得新進展
（轉自武大新聞網(wǎng)）（通訊員化苑）10月1日，國際權威期刊《自然?通訊》（Nature Communication）在線發(fā)表了化學與分子科學學院汪成教授課題組的最新研究成果，該工作構筑了首例響應性三維共價有機框架。
論文題為《三維共價有機框架的氧化還原轉換》（“Redox-triggered Switching in Three-Dimensional Covalent Organic Frameworks”），2020屆博士生高超和黎建博士（北京大學）為論文共同第一作者，汪成教授與北京大學孫俊良研究員為共同通訊作者。
有機分子開關因在外界刺激下可實現(xiàn)結構或性能的可逆轉變而受到廣泛關注。但是，如何在固態(tài)下實現(xiàn)其調控并構筑響應性材料是一個極具挑戰(zhàn)性的難題。前期研究中（Chem. Mater. 2015, 27, 6426; Science Adv. 2016, 2, e1600480），汪成將其引入到三維金屬-有機框架（MOFs）的骨架中，成功實現(xiàn)高效調控。遺憾的是，大部分由配位鍵連接而成的MOFs穩(wěn)定性不高，限制了所構筑響應性材料的進一步應用。作為一類新興的晶態(tài)有機多孔材料，共價有機框架（COFs）在眾多領域存在廣闊應用前景。由于COFs通過共價鍵連接而成，相較于大部分MOFs材料可具有更高的穩(wěn)定性，理論上能提供一個更合適的研究平臺。但是，三維COFs的構筑極具挑戰(zhàn)性，相關研究未見報道。
前期研究中，汪成課題組提出了“4+4”連接方式來構筑三維COFs的拓撲設計新策略(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3302；Acc. Chem. Res. 2020, doi: 10.1021/acs.accounts.0c00357)。本工作中，他們基于該策略，構筑了首例具有氧化還原響應性的三維COF（3D-TPB-COF-HQ）。通過外加氧化劑和還原劑，框架中氫醌和醌將發(fā)生可逆轉換，伴隨著單晶到單晶的變化過程。同時，調控前后其孔環(huán)境發(fā)生較大變化，進而導致CO2/N2選擇性吸附能力變化。值得一提的是，該過程具有很好的可逆性和循環(huán)性，可至少重復進行三次。此研究充分說明，三維COFs可為固態(tài)下有機分子開關的高效調控提供了一個極佳的研究平臺，同時可構筑新型響應性多孔材料。
該工作得到國家自然科學基金、湖北省創(chuàng)新團隊、中央高?；究蒲袠I(yè)務費、瑞典研究理事會以及Knut和Alice Wallenberg基金會的資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-020-18588-1
（編輯：肖珊）
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