武汉大学汪成教授课题组《Angew. Chem.》：二维及三维卟啉基共价有机框架：维度对性能的影响
近期，国际权威期刊《德国应用化学》（Angewante Chemie International Edition）发表了武汉大学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，汪成教授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），汪成教授提出了“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
来源：武汉大学
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