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汪成课题组共价有机框架研究成果在《德国应用化学》发表

时间:2020年01月09日 发布者: 来源: 查看次数:


新闻网讯(通讯员何剑超)近期,国际权威期刊《德国应用化学》(Angewante Chemie International Edition)发表化学与分子科学学院汪成教授课题组的最新研究成果,首次阐述共价有机框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)的维度对性能的影响。

论文题为《二维及三维卟啉基共价有机框架:维度对性能的影响》(“2D and 3D Porphyrinic Covalent Organic Frameworks: The Influence of Dimensionality on Functionality”)。硕士生孟伊,博士生罗翼、石继龙为共同第一作者,汪成与北京大学孙俊良研究员为共同通讯作者,郎贤军教授在光催化方面提供了帮助。

COFs是一类由有机构筑单元通过共价键连接而成的晶态有机多孔聚合物,在气体吸附及分离、催化、传感等领域展现出广阔的应用前景。为了开发新应用,COFs的功能化研究受到广泛关注。研究者一般通过选取不同功能基元来构筑功能COFs。然而从维度上讲,同一功能基元可分别构筑二维和三维COFs。原则上,此时功能基元的排列方式不同,有可能导致所构筑的材料性能不同。因此,为了方便后续功能化COFs的设计,非常有必要了解COFs维度对材料性能的影响。

在先前研究中(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3302;J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8705;Nat. Commun. 2018, 9, 5234;Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3302),汪成提出了“4+4”连接方式构筑三维COFs。本文中,他们以四醛基苯基钯卟啉为功能构筑基元,采取“4+2”及“4+4”连接方式分别构筑了二维及三维钯卟啉基共价有机框架(2D-PdPor-COF和3D-PdPor-COF)。结构解析表明,2D-PdPor-COF为层状π-π堆积结构而3D-PdPor-COF具有五重互锁pts结构,钯卟啉的排列方式完全不同。他们经过进一步研究,对比了两种COFs在气体吸附及光催化方面的性质差异。相比2D-PdPor-COF,3D-PdPor-COF具有更强的二氧化碳吸附能力及更高的光催化氧化硫醚产率。此外,对于不同尺寸的反应底物,3D-PdPor-COF还表现出选择性催化。此研究表明,在功能性COFs的构筑中,维度对其性能有较大影响,为后续功能化COFs的设计提供启示作用。

该工作得到国家自然科学基金、湖北省创新团队以及中央高校基本科研业务费资助。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201913091

(编辑:肖珊)

(文章来源:武汉大学化学与分子科学学院 )


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