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J. Am. Chem. Soc发表材料学院蒋选丰教授研究成果

作者:材料科学与工程学院   编辑:党宣    来源:材料科学与工程学院  发布时间:2019/07/04

近日,我校材料科学与工程学院“楚天学者”特聘教授、省“百人计划”青年项目入选者蒋选丰教授在国际顶级期刊Journal of the American Chemical Society(《美国化学会志,影响因子14.69,一区TOP)发表高水平研究论文,题为“Topochemical Synthesis of Single-Crystalline Hydrogen-Bonded Cross-Linked Organic Frameworks and Their Guest-Induced Elastic Expansion(《單晶態氫鍵共價交聯有機框架的拓撲合成及其客體分子誘導下的彈性延展》)。

有機多孔材料在氣體吸附分離與儲存、多相催化、重金屬傳感和吸附、光電薄膜以及放射性物質富集等方面有著廣泛的應用。然而,可控合成單晶態的有機多孔材料具有非常大的挑戰性。2017年,蔣選豐教授在美國達特茅斯學院化學系柯晨峰博士課題組從事博士後研究期間結合HOFs和COFs材料的優點,采用單晶到單晶轉化方法(SCSC)和光誘導硫-炔(thiol-yne)共價交聯反應成功合成了一類具有高化學穩定性和分子層面彈性的氫鍵交聯有機框架材料HCOF-1(Hydrogen-bonded Cross-linking Organic Frameworks,HCOFs,JACS,2017,139, 7172-7175)。常见的晶态COFs是通过可逆反应精确合成的,而HCOFs合成策略則不同,主要通過光誘導共價交聯技術實現晶體孔道內單體和柔性連接子高度有序地共價拓撲交聯形成目標HCOFs。毫無疑問,HCOFs框架材料制備過程中的難點在于如何精確調控HCOFs材料的高晶態有序交聯。

图1. HCOFs拓撲合成策略示意圖和客體分子誘導下的彈性延展行爲

爲解決這一難題,最近我校材料科學與工程學院蔣選豐教授等人成功開發出了一系列具有高晶態和新穎結構的彈性氫鍵交聯有機框架材料HCOFs2-4和一維鏈狀聚合物材料(如圖所示),最終成功測定並准確解析了這類晶態HCOFs和一維鏈狀聚合物材料的單晶結構。作者利用同步輻射和X-ray單晶衍射技術收集到高質量單晶數據並准確分析了HCOFs和相應聚合物的晶體結構和內部多維拓撲交聯方式。這類HCOFs材料具有高晶態、高化學穩定性和特有的拓撲交聯等優良特征,同時在水中表現非常優異的彈性碘吸附性能(晶體在吸附後體積顯著增大)。該方法可爲實現高穩定性、大尺寸單晶態有機多孔框架材料的多維拓撲合成提供了新的思路和途徑。同時,由于報道的HCOFs材料具有較高的化學穩定性和分子層面的彈性,在水中表現出優異的碘吸附能力,因此這類材料在環境汙染物的富集和分離方面有潛在應用價值。最新研究成果發表在國際頂級期刊Journal of the American Chemical Society上。

論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05232


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