近日,我院“双龙学者”特聘教授管新宇与西北农林科技大学刘波副教授和中国科学技术大学江海龙教授合作,在Angew上在线发表学术论文“Crystalline Porous Organic Frameworks Based on Multiple Dynamic Linkages”。该刊物是国际化学类顶级期刊之一(中科院一区TOP期刊),最新影响因子为16.6。管新宇为论文的通讯作者之一。
晶态多孔框架以其结构有序、比表面高和结构可修饰等特性,在各个领域都有着广泛的应用前景。然而,这类材料的溶液可加工性一直是一个重大挑战。
图1. 通过共价B-O键、配位B←N键和氢键的多重动态连接,逐步组装得到CPOFs示意图
针对这一问题,本文提出了一种基于动态B-O、B←N和氢键组装的晶态多孔有机框架(CPOFs)(图1)。通过利用较弱的氢键促进溶解过程,以及相对较强的共价/配位相互作用来保持结构的规整,研究表明这种框架具有出色的溶液加工能力。它可以在有机溶剂中溶解,并随后重新结晶成初始晶相。值得注意的是,CPOFs可以经济高效的在克级规模上合成。
图2 (a) 无纺布布料涂层过程的示意图及扫描电子显微镜(SEM)图像。
(b) CPOF-3@fabric在298 K下的 (XRD)图和(c) NH3吸附等温线。
此外,CPOFs具有众多酸性位点,赋予其高的氨气吸附能力,超过了大多数多孔有机材料和商业材料。利用其优秀的溶液加工性和NH3吸附性能,基于CPOF-3的复合功能性纺织品已被制造出来,并展示出优异的NH3捕获能力。这表明该类材料作为一种有前景的NH3捕获复合膜的潜力。
以上研究结果为高效制备和实际应用可加工和可回收再生的多孔框架材料提供了重要的理论依据。