一、多級【導讀】

催化、孔共氣體存儲和分離等各種應用領域對具有分層結構和高比表面積的價有機框架顆及多孔材料的需求日益增長。共價有機框架（COFs）因其可調整的組合結構、高穩定性和功能化潛力，合成已成為一類前景廣闊的催化材料多孔材料。同時，應用COFs也具有高分子材料的多級共同特點：從分子水平到納米、介觀和宏觀水平的孔共結構復雜性或層次性。目前，價有機框架顆及在框架設計和微孔合成方面取得了重大進展。組合人們還通過自組裝或物理加工來制造高階結構，合成包括納米球、催化材料中空纖維、應用薄膜、多級泡沫等。然而，合成具有分層孔隙的COFs仍然是一項挑戰，大多數報道的方法都涉及合成后修飾或模板輔助合成，而這些方法往往復雜而耗時。同時，由于COFs的不溶性和不熔化性質限制其再加工，以及在其他微孔材料（如金屬-有機框架）中引入介觀結構可以顯著提高其催化性能。因此，開發控制多級結構以定制分級孔COFs的簡便合成策略對于COFs的性能和應至關重要。

二、【成果掠影】

近日，浙江大學化學工程與生物工程學院劉平偉副教授團隊報道了一種基于動態共價化學的新策略，可實現一步法合成具有分層孔隙的空心COF顆粒。所得顆粒產品具有高結晶度和分級孔隙，且在作為納米載體原位負載催化劑的應用中表現出獨特的優勢，為設計具有分層孔結構的COF提供了新思路。相關的研究成果以“Combinatorial Synthesis of Covalent Organic Framework Particles with Hierarchical Pores and Their Catalytic Application”為題發表在Journal Of The American Chemical Society上。

三、【核心創新點】

作者展示了一種新的一步法合成COF顆粒，并將其用作高效的納米載體。該方法基于動態共價化學，通過一步反應構建亞甲基化酰胺基團的空心COF顆粒，從而實現高結晶度和分級孔隙。該方法具有簡單、高效、可擴展性強等優點。

四、【數據概覽】

圖1 ?COF顆粒的合成和微觀表征。 ??2023 American Chemical Society

圖2? COF產品的表征。? ?2023 American Chemical Society

圖3? 轉變過程的研究。? ?2023 American Chemical Society

圖4 轉變機制的研究。? ?2023 American Chemical Society

圖5 由四種單體組成的DCL的研究。? ?2023 American Chemical Society

圖6 使用COF納米載體合成和表征聚酮（POK）。? ?2023 American Chemical Society

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五、【成果啟示】

綜上所述，作者介紹了一種合成分級孔隙COF的新策略，該方法涉及二胺和醛的反應，從而形成亞胺鍵和COF顆粒的自組裝。使用具有大取代基和長烷基鏈的二胺可促進中孔的形成，而使用小醛和低濃度催化劑則有利于大孔的形成。分層孔隙結構提供了較大的表面積，有利于反應物和產物的擴散，使顆粒成為原位負載鈀催化劑的高效納米載體。鈀負載的COF顆粒在 Suzukii-Miyaura 偶聯反應中表現出優異的催化活性和穩定性。該研究為設計和合成具有層次結構的多孔材料提供了新的見解。

文獻鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c04995

本文由WYH供稿