三維共價有機框架(3D COFs)是一類具有高度多孔性的晶態聚合物,在眾多應用領域展現出巨大潛力。但是,目前報道的3D COFs拓撲結構局限于高對稱晶體體系,這嚴重的阻礙了這類功能材料的發展。
有鑒于此,中國科學院上海有機化學研究所趙新研究員、東南大學徐順奇研究員等通過精確設計可旋轉的單體,首次構建四種FMJ拓撲結構的高晶化正交結構3D COFs。
本文要點:
(1)
值得注意的是,FMJ拓撲網絡晶胞中的方形單體呈現出三種不同構象,從而形成極為復雜的三維網絡。此外,發現構筑的一對異構體(3DCOF-CN和3D COF-NC)通過-C=N-鍵的取向不同,能夠展現出完全不同的光電性能、質子化能力和光催化活性,首次在3D COFs材料中實現了此類異構結構效應。
(2)
發現兩種異構體的光催化HER反應速率相差32倍,其中一種異構體的HER反應速率高達~31.1 mmol h-1 g-1。這項工作首次實現了復雜正交3D COFs的構建,為基于3D COF構筑高性能光催化劑提供新思路。
參考文獻
Wen-Zhuang Wang, Peng-Ju Tian, Yubin Fu, Xiaolong Wan, Xiaoling Lei, Chao Jia, Chao Liu, Qiao-Yan Qi, Shun-Qi Xu, Xin Zhao, Orthorhombic Covalent Organic Frameworks with fmj Topology as Photocatalyst for Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202418086
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202418086