配位模板法构建单晶共价有机框架:原子精度下的多孔材料设计革命

【字体: 时间:2025年02月19日 来源:Chem 19.1

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  编辑推荐:针对共价有机框架(COFs)难以获得单晶的难题,研究人员开发了基于配位导向亚胺键形成的MOF-COF(MOCOF)杂化框架快速合成法,1-2天内制备出14种50-500μm单晶,通过0.79?分辨率X射线衍射解析了结构演化、主客体相互作用及手性传递等原子尺度机制,为功能化多孔材料设计提供新范式。

  科学界一直渴望像解析金属有机框架(MOFs)单晶那样,在原子尺度揭秘共价有机框架(COFs)的结构奥秘。这项突破性研究巧妙利用配位键的可逆性引导亚胺键(imine)形成,仅用1-2天就培育出14种MOF-COF杂化单晶(尺寸50-500μm),创下COFs领域结晶速度与质量的纪录。通过高达0.79?分辨率的单晶X射线衍射,研究者首次捕捉到这些材料中精妙的拓扑结构演化过程,如同用原子级显微镜观察到了主客体分子间的"探戈舞步",甚至能分辨手性传递的分子密码。更有趣的是,这些三维MOCOF晶体还能像剥洋葱般解离成超薄二维COF纳米片,实现从立体框架到平面材料的可控转换。这项研究完美融合了配位化学的精准调控与共价键的稳定特性,为设计智能吸附材料、手性催化剂等功能化多孔材料开辟了新大陆。
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