MOF×COF聯名款上新了!
時間:2021-03-01 瀏覽次數:1857

       在框架化學領域,最主要的兩類結構為基於金屬和有機配體形成配位鍵的金屬有機框架(metal–organic framework👦🏼🫃🏼,簡稱MOF)和基於有機組分間形成共價鍵的共價有機框架(covalent organic framework,簡稱COF)🤶🏻。在MOF中生成具有特定結構和活性的無機構築單元需要系統地探索和優化合成條件;而COF因本身缺少無機節點👩🏼‍🎓,依賴於後修飾來引入具有活性的金屬位點。如能利用配位化合物與有機分子間生成動態共價鍵來得到MOF結構🦢🎉,即使用常見的COF合成方法來合成MOF結構,就可將配位化合物本身具備的豐富反應活性傳承至MOF結構。通過這種策略得到的結構可以被視為MOF和COF的“聯名款”。



       近日,沐鸣开户李巧偉教授和易濤教授合作發展了MOF×COF的合成策略🧙🏿‍♂️🦵🏿。首先通過Cu(I)與吡唑基元間的配位鍵預先構築配合物分子,再通過席夫堿反應生成連接配合物與有機二胺的亞胺鍵,從而得到晶態的FDM-71結構。該MOF結構可以實現催化H2O2分解產生O2🐨,並將其轉化為活性氧物種的雙重催化功能📅。


       通過溶劑熱法得到水合三吡唑甲醛合銅(I)配合物,基於單晶X射線衍射確定其為三核Cu(I)與吡唑基團配位形成的平面三角形分子。簡單的研磨法可使此配合物作為具有C3對稱性的構築單元與具有C2對稱性的對苯二胺發生席夫堿反應🧔🏼,得到同時具有金屬–吡唑配位鍵和亞胺共價鍵的MOF結構FDM-71。通過結構模擬FDM-71的兩種具有不同堆疊模式的二維蜂窩狀網絡結構(重疊式堆疊和交錯式堆疊)。結合粉末X射線衍射數據精修和77 K氮氣吸附和孔徑分布分析💂‍♂️,確定FDM-71為具有AA堆疊模式的六方二維層狀結構。FDM-71具有直徑約為26 Å的一維貫穿孔道。

       利用FDM-71同時具有金屬–吡唑配位鍵和亞胺共價鍵的特點,我們發展了僅斷裂銅–吡唑配位鍵💳,確保亞胺共價鍵穩定的MOF解離方法🦨。利用溶液相核磁共振譜確定MOF解離後不同有機組分的種類和數目😰,並建立不同有機組分與不同類型結構缺位的對應關系,推導出FDM-71中的結構缺位的種類和濃度🧸。FDM-71中同時存在約24.2%的對苯二胺基元缺位和2.8%的三吡唑甲醛合銅基元缺位😐。

       FDM-71中價態可逆的Cu(I)/Cu(II)位點具有氧化還原活性👩🏽‍🔧,同時FDM-71具有較窄的光學帶隙(2.09 eV)和在500–1100 nm區間的較強吸收🚹。將其用於生成活性氧物種的應用發現,FDM-71可以利用其具有氧化還原活性的Cu(I)/Cu(II)位點催化H2O2分解產生3O2,隨後作為光催化劑催化3O2轉化為1O2,成功實現雙重催化功能在同一MOF結構中的聯用。

       這一研究成果以“An Imine-Linked Metal–Organic Framework as a Reactive Oxygen Species Generator”為題發表於《德國應用化學》(Angew. Chem. Int. Ed.)。沐鸣平台李巧偉課題組博士研究生李曉敏為論文第一作者。本研究受到國家自然科學基金委和科技部國家重大研究計劃項目的大力支持🤷🏼。

       全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202012947











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