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華東理工大學(xué)研究團隊制備出高結(jié)晶高穩(wěn)定新材料
4月6日，《自然》雜志在線發(fā)表華東理工大學(xué)朱為宏教授、田禾院士和英國利物浦大學(xué)Andrew Cooper教授的研究成果，該成果基于動態(tài)化學(xué)，在構(gòu)筑共價有機框架材料研究方面取得突破性進展。
共價有機框架是新興的晶態(tài)多孔材料，由輕質(zhì)的有機分子基元，通過全共價鍵連接而形成二維或三維的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)異結(jié)構(gòu)可裁剪性和功能可調(diào)性，及低骨架密度、高孔隙率、開放的孔道結(jié)構(gòu)等優(yōu)點，在氣體儲存、吸附分離、光電轉(zhuǎn)化、多相催化等功能應(yīng)用中前景廣闊。針對共價有機框架（COFs）材料研究領(lǐng)域長期以來“結(jié)晶性”和“穩(wěn)定性”難以兼得的問題，研究團隊提出基于動態(tài)化學(xué)“重構(gòu)共價有機框架（RC-COF）”的全新概念，通過可逆共價鍵預(yù)組裝和合成后框架重構(gòu)，為不可逆共價鍵制備了高結(jié)晶、高穩(wěn)定的COF材料，獲得了優(yōu)于所有已知COF材料的二氧化碳吸附能力，以及可與同領(lǐng)域最高水平材料相媲美的光催化產(chǎn)氫性能。
據(jù)研究人員介紹，該項工作的創(chuàng)新理念受到了中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中“化繭成蝶”概念的啟發(fā)——通過弱的可逆共價鍵預(yù)組裝成晶態(tài)的亞穩(wěn)定共價框架，再通過動態(tài)化學(xué)、納米限域反應(yīng)形成更穩(wěn)定的全新框架，類似于蝴蝶從幼蟲結(jié)繭最后蛻變成蝴蝶的過程。
“該研究提出的尿素基團作為一次性的、可逆、可移除的‘共價繩索’，開辟了構(gòu)筑兼具高結(jié)晶性和高穩(wěn)定性COF材料的動態(tài)化學(xué)新范式。”朱為宏說。
該論文是華東理工大學(xué)首次以第一通訊單位在《自然》雜志上發(fā)表的研究性論文，張維偉博士為論文第一作者，朱為宏教授和Andrew Cooper教授為論文通訊作者。研究工作得到了田禾院士的大力支持，測試表征方面的工作得到了上海科技大學(xué)章躍標教授和英國利物浦大學(xué)材料創(chuàng)新工場（Materials Innovation Factory）的協(xié)助。該研究工作還得到了國家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項目、材料生物學(xué)與動態(tài)化學(xué)教育部前沿科學(xué)中心、上海市科技重大專項、費林加諾貝爾獎科學(xué)家聯(lián)合研究中心等項目資助。
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