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近期，國際權(quán)威期刊《美國化學(xué)會志》（Journal of the American Chemical Society）發(fā)表武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院汪成教授團(tuán)隊的最新研究成果，報道了一種通過二維片層穿插構(gòu)筑三維共價有機(jī)框架的新型策略。論文題為《一種由二維片層穿插形成的熒光三維共價有機(jī)框架》（“A Fluorescent Three-Dimensional Covalent Organic Framework Formed by the Entanglement of Two-Dimensional Sheets”，J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, DOI: 10.1021/jacs.3c06159）。汪成團(tuán)隊博士研究生程遠(yuǎn)朋和北京大學(xué)博士研究生辛俊潔為論文共同第一作者，汪成教授、桂波副研究員與北京大學(xué)孫俊良教授為共同通訊作者。

共價有機(jī)框架（COF）是一類由分子前體通過共價鍵組裝而成的新興晶態(tài)有機(jī)多孔材料，在催化、存儲和分離等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。其中，三維COF具有比表面積大、孔道貫穿、開放位點(diǎn)豐富等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在諸多領(lǐng)域極具潛力。但受限于共價成鍵組裝的難度，三維COF的結(jié)構(gòu)多樣化發(fā)展非常緩慢，極大限制了其應(yīng)用研究。根據(jù)框架化學(xué)原理，通過二維片層穿插也可構(gòu)筑三維COF，進(jìn)而豐富三維COF的結(jié)構(gòu)。然而，目前相關(guān)報道非常稀缺，亟需發(fā)展二維片層穿插合成三維COF的新型設(shè)計策略。

一種可行的解決方案是在平面分子的垂直方向引入大體積位阻基團(tuán)，利用位阻基團(tuán)之間的排斥抑制層間堆積，進(jìn)而通過二維片層穿插構(gòu)筑三維COF。為證明該策略的可行性，他們將具有大位阻的蒽單元引入分子前體，設(shè)計并合成了兩個在垂直方向具有蒽單元的平面分子，并進(jìn)一步構(gòu)筑了具有良好結(jié)晶性的三維COF（3D-An-COF）。結(jié)構(gòu)解析顯示，3D-An-COF由二維片層通過近乎垂直的角度穿插而成，是一種全新的三維COF。此外，蒽單元的引入賦予該COF良好的熒光性能，可用于水相中抗生素的高效檢測。此研究提供了一種三維COF的新型構(gòu)筑策略，有助于豐富三維COF的結(jié)構(gòu)多樣性，推動功能化三維COF的發(fā)展和應(yīng)用。

該工作得到國家自然科學(xué)基金、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助及學(xué)校科研公共服務(wù)條件平臺的支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.3c06159

汪成課題組鏈接：http://chengwang.whu.edu.cn/