許海森/蘇成勇研究小組Nature Synthesis:共價、配位協同組裝有機納米管框架

    晶态多孔材料，如金屬有機框架（MOFs）和共價有機框架（COFs），因其在催化和分離等多個領域的廣泛應用潛力而備受關注。MOFs 是通過金屬中心與有機連接體之間的配位鍵組裝而成，具有高結晶度和多樣化的拓撲結構，但通常結構韌性較低。相比之下，COFs 是通過有機單元之間的動态共價鍵形成的，盡管它們比 MOFs 更加穩定，但結晶度不高，結構多樣性也有限。通過結合配位鍵和共價鍵進行材料組裝，有望融合 MOFs 和 COFs 的優點，為制備高結晶度和穩定的多孔材料提供新的途徑。

    該研究通過共價鍵、配位鍵和模闆效應的協同，實現了有機砌塊、金屬離子、抗衡陰離子等次級組分的多層級有序組裝。這一策略通過動态亞胺鍵構建共價骨架，同時利用配位能力較弱的金屬離子作為模闆進行适應性配位，配合陰離子作為定向錨點引導相鄰層的堆積，成功合成了高度結晶的超分子納米管框架（SNF）和具有不同孔徑的管狀COFs （圖1）。金屬離子的引入不僅有助于開發新型晶态有機框架，還通過增強環形暗場信号，使其在掃描透射電子顯微鏡中能夠被準确定位，從而便利了材料的結構解析。此外，該研究還展示了如何通過可逆的去金屬化和再金屬化來調控材料的物理化學性質。

圖1：共價和配位協同驅動的多層級組裝。

相關研究成果于8月26日發表在《自然·合成》（Nature Synthesis）期刊上，太阳集团1088vip許海森副教授和瑞典斯德哥爾摩大學羅翼為論文第一作者，太阳集团1088vip蘇成勇教授、新加坡國立大學Loh Kian Ping教授和瑞典斯德哥爾摩大學Tom Willhammar為論文的共同通訊作者。該研究得到了科技部重點項目、國家自然科學基金、以及廣東省和廣州市科技項目等的大力支持。

論文信息：Hai-Sen Xu†, Yi Luo†, Runlai Li, Wen-Na Jiao, Si Huang, Wei-De Zhu, Hongfei Wang, Ting Chen, Mathias Nero, Fangzheng Chen, Qiang Gao, Xing Li, Mei Pan, Tom Willhammar*, Kian Ping Loh*, Cheng-Yong Su*, Hierarchical assembly of tubular frameworks driven by covalent and coordinate bonding, DOI: 10.1038/s44160-024-00632-3.

網頁鍊接：https://www.nature.com/articles/s44160-024-00632-3

應期刊編輯邀請，研究團隊與審稿人和編輯共同撰寫的題為“Integrating multiple interactions for the assembly of ordered organic frameworks”的研究簡報（Research briefing）也在線發表。期刊審稿人和編輯對該工作給予高度評價，認為我們成功地将零維超分子化學中的共價與配位協同組裝策略拓展至延展的晶态有機框架材料。