三维COFs分解新策略：操做位阻效应调节三维共价有机骨架的拓扑挨算 – 质料牛

发布时间：2025-10-24 22:24:55 来源： 作者：隐藏事实

三维COFs分解新策略：操做位阻效应调节三维共价有机骨架的维C位阻维共拓扑挨算

一、【导读】

共价有机框架(COFs)是解新价有机骨架一类新兴的多孔两维(2D)或者三维(3D)散开物质料，经由历程共价键毗邻份子构建块而组成。策略操正在过去十年中，调节两维COFs的拓扑构建战操做患上到了良多仄息。但比照之下，挨算3D COFs的质料钻研较少，主假如由于其分解战计划未必圆里的维C位阻维共挑战。思考到3D COFs固有的解新价有机骨架分层多孔挨算战歉厚的凋谢位面使其相宜于吸拦阻催化，因此水慢需供构建更多样化的策略操具备目的挨算战功能的3D COFs。

凭证网状化教，调节3D COFs的拓扑外在拓扑汇散直接指面其根基设念道理，也对于功能输动身去世猛烈影响，挨算古晨已经报道了21种拓扑挨算的质料COFs，如dia、维C位阻维共bor、pts战pcu。从预先设念的份子构建块中患上到具备目的拓扑的3D COFs被普遍钻研。可是，值患上看重的是，正在COFs分解历程中招思考一些成份，如空间位阻。当从具备无同毗邻性但不开重小大夷易近能团的前体匹里劈头分解时，所设念的3D COFs可能会修正挨算并回支此外一种拓扑挨算，那将小大小大删减晶体计划未必的易度，并使功能性量的展看重大化。侥幸的是，有钻研批注前体的小大体积替换基之间的倾轧熏染感动对于其3D COFs拓扑挨算有直接影响，由于良多夷易近能团正在确定水仄上具备空间位阻效应，因此颇为有需供钻研若何克制那些影响，而后分解具备目的拓扑挨算的3D COFs。

二、【功能掠影】

正在此，武汉小大修养教与份子科教教院汪成教授团队报道了一项经由历程调节空间位阻效应去克制3D COFs拓扑挨算的钻研。钻研职员经由历程1,2,4,5-四(4-甲酰基苯基)-3,6-两苯基苯（TPB-Ph）与3,3′,5,5′-四(对于氨基苯基)-单均三甲苯（BMTA）的缩散，乐成设念并分解了一种新型的3D COF（3D BMTA-COF-Ph）。钻研职员经由历程竖坐模子战粉终X射线衍射（PXRD）的Rietveld细化，确定3D BMTA-COF-Ph具备5重互脱的pts拓扑挨算。因此，从空间位阻四边形构建块TPB-Ph匹里劈头，钻研职员已经可能约莫经由历程用颀少的四里体构建块BMTA替换TAPM（四(对于氨基苯基)甲烷）去真现目的pts拓扑挨算的分解。该钻研下场明白天批注，对于具备空间位阻的构建块，经由历程理智的组开战抉择安妥的尺寸，可能用目的拓扑挨算构建3D COFs。该工做为调控空间位阻效应从而分解3D COFs的钻研提供了一种有远景的策略。

相闭钻研功能以“Topology control of three-dimensional covalent organic frameworks by adjusting steric hindrance effect”为题宣告正在国内驰誉期刊SCIENCE CHINA Chemistry上。

三、【中间坐异面】

一、该钻研经由历程1,2,4,5-四(4-甲酰基苯基)-3,6-两苯基苯（TPB-Ph）与3,3′,5,5′-四(对于氨基苯基)-单均三甲苯（BMTA）的缩散，乐成设念并分解了一种新型的3D COFs（3D BMTA-COF-Ph）。

二、钻研职员从空间位阻四边形构建块TPB-Ph匹里劈头，通详真少的四里体构建块BMTA替换TAPM（四(对于氨基苯基)甲烷）去真现目的pts拓扑挨算的分解，其中，空间位阻的公平调控成为新型COFs分解乐成的闭头。

四、【数据概览】

图1 经由历程救命位阻效应去克制三维COFs的拓扑挨算；© Science China Press and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2022.

图23D BMTA-COF-Ph分解示诡计；© Science China Press and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2022.

图33D BMTA-COF-Ph正在77 K时的N₂吸附等温线战孔径扩散；© Science China Press and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2022.

图43D BMTA-COF-Ph粉终x射线衍射图；© Science China Press and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2022.

图53D BMTA-COF-Ph的挨算表征；单面汇散(a, b)，五重互脱面拓扑(c)战沿b轴的一维通讲(d)；© Science China Press and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2022.

图6TAPM (a)与BMTA (b)的多少多尺寸比力；3D BMTA-COF-Ph中TPB-Ph (c)战BMTA (d)的份子摆列；© Science China Press and Springer-Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2022.

五、【功能开辟】

总之，从空间位阻构建块匹里劈头，该钻研可能约莫经由历程救命空间位阻效应去构建具备目的拓扑挨算的3D COFs。经由历程公平的设念，钻研职员将体积重小大的TPB Ph与BMTA缩开，乐因素化了下度结晶的3D BMTA COF Ph。基于详细的挨算阐收，3D BMTA COF Ph被确定为回支5倍互脱的pts拓扑挨算。与已经报道的3D TPB COF Ph比照，将四里体节面从TAPM耽搁到BMTA可能降降具备靶pts拓扑挨算的3D BMTA COF Ph骨架组成中的空间位阻。因此，经由历程将构建块与预先设念的夷易近能团理智天组开，构建具备目的拓扑的3D COFs是公平的。思考到固有的孔特色猛烈依靠于拓扑汇散，而且一些夷易近能团具备空间位阻，该钻研确定会提供一种颇有前途的策略。

本文概况：Topology control of three-dimensional covalent organic frameworks by adjusting steric hindrance effect，2022，https://doi.org/10.1007/s11426-022-1366-y）

本文由LWB供稿。

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