上海科技大学章跃标,中山大学刘高峰JACS:乙酰腙连接的共价有机骨架的快速结晶和多功能金属化用于异相催化

文摘   2025-01-10 19:16   福建  

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原文链接:10.1021/jacs.4c13982

共价有机骨架 (COF) 因其坚固、结晶和多孔结构而在异相金属催化中具有良好的应用前景。然而,合成过程中仍然存在结晶时间长、金属负载有限和配位环境不确定等挑战。

近日,上海科技大学章跃标,中山大学刘高峰团队介绍了通过缩合酮和酰肼成分实现新型乙酰腙连接 COF (AH-COF) 的快速结晶和多功能金属化,在露天和温和条件下可在 30 分钟内完全转化。所得 AH-COF 表现出卓越的热稳定性和化学稳定性,即使在恶劣条件下也能保持高结晶度和微孔率。该方法通过具有多种金属中心的子组分组装展示了原位金属化的多功能性,以及通过等网状功能化精细控制配位几何,以微调孔环境和金属催化活性。金属化 AH-COF 表现出优异的催化性能:AH-COF-2-Zn CO2 环加成反应中实现了高效率,而 AH-COF-1-CuPSM 在铜催化叠氮化物-炔烃环加成 (CuAAC) 反应中实现了近乎定量的转化,两种催化剂在多个循环中均保持活性。这项研究提供了一种高效且通用的方法来快速结晶可设计、稳定且功能齐全的 COF,并将在效率、可扩展性和可持续性方面优先考虑实际应用。相关研究成果发表于《J. Am. Chem. Soc.》上

图文解析

方案 1. 含有稳定吡啶酰腙单元的乙酰腙连接 COF 的合成策略。

1. (a) 酰腙连接 COFAH-COF)的合成。(b) AH-COF-1 精制结构的顶视图和侧视图。颜色代码:H,白色;C,灰色;氮,蓝色;氧,红色。(c) THATABPY AH-COF-1 FTIR 光谱。(d) AH-COF-1 Pawley 精制。(e) AH-COF PXRD 图案和光学图像。(f) THATABPYAH-COF-1 AH-COF-1-Zn 的固态 13C CP-MAS NMR 光谱。(g) AH-COF-1 的固态 2D 1 H- 1 H DQ-SQ 相关性和 (h) 固态 2D 1H- 13C HETCOR NMR光谱。 iAH-COF-1 在不同溶剂中处理 7 天后的 PXRD 图案。AH-COF-1j)和 AH-COF-1-Znk)的 N2 吸附和孔径分布(插图)。

2. (a) AH-COF-1-Zn SEM(b) AH-COF-1-Zn AC-HAADF-STEM 图像和相应的 EDS 元素映射。(c) AH-COF-1-Zn TEM 图像。红色框中突出显示的选定区域的放大 TEM 图像。Zn K 边的归一化 XANES 光谱 (d) 和傅里叶变换 (FT) EXAFS 光谱 (e)AH-COF-1-Zn (f) AH-COF-2-Zn (g) R 空间中的 EXAFS 拟合曲线。Zn (h)ZnO (i)AH-COF-1-Zn (j) AH-COF-2-Zn (k) WT-EXAFSAH-COF-2 (l) AH-COF-2-Zn (m) O 1s XPS 光谱。AH-COF-1-Zn (n) AH-COF-2-Zn (o) 的模拟配位结构。

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