图 重构合成兼具优异结晶性和稳定性的共价有机框架示意图
在国家自然科学基金项目（批准号：21636002、21788102、21905091）等资助下，华东理工大学朱为宏教授、田禾教授团队与英国利物浦大学Andrew I. Cooper教授合作，在共价有机框架研究方面取得进展。研究成果以“重构共价有机框架（Reconstructed covalent organic frameworks）”为题，于2022年4月6日在《自然》（Nature）上发表。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04443-4。
共价有机框架（COFs）是新兴的多孔晶态材料，在气体储存、吸附分离、光电转化、多相催化等功能应用中前景广阔。然而，COFs材料普遍存在结晶性和稳定性此消彼长的现象，限制了其实际应用。针对上述问题，研究人员开发了重构COFs材料的新工艺（图），即利用可逆共价键将有机基元预组装成晶态框架，基于此框架再进行原位重构，在无需真空除氧条件下实现了可控制备兼具高结晶性和稳定性的COFs材料。与传统直接聚合方法相比，该重构方法提升了材料孔隙率和结晶性，从而赋予材料优异的载流子输运能力，光催化产氢速率可达27.98 mmol h-1 g-1，是传统方法合成的同构材料活性的4倍左右，并在二氧化碳吸附方面具有优异的存储性能，呈现出良好的应用前景。该研究借鉴超分子化学纳米限域反应和动态共价化学的理念，发展了重构共价有机框架新策略，为其他框架结构新材料的构筑提供了思路。