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  近期，國際權威期刊《德國應用化學》（Angewante Chemie International Edition）發表了武漢大學化學與分子科學學院汪成教授課題組的最新研究成果，首次闡述共價有機框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）的維度對性能的影響。

  論文題為《二維及三維卟啉基共價有機框架：維度對性能的影響》（“2D and 3D Porphyrinic Covalent Organic Frameworks: The Influence of Dimensionality on Functionality”）。碩士生孟伊，博士生羅翼、石繼龍為共同第一作者，汪成教授與北京大學孫俊良研究員為共同通訊作者，郎賢軍教授在光催化方面提供了幫助。

  COFs是一類由有機構筑單元通過共價鍵連接而成的晶態有機多孔聚合物，在氣體吸附及分離、催化、傳感等領域展現出廣闊的應用前景。為了開發新應用，COFs的功能化研究受到廣泛關注。研究者一般通過選取不同功能基元來構筑功能COFs。然而從維度上講，同一功能基元可分別構筑二維和三維COFs。原則上，此時功能基元的排列方式不同，有可能導致所構筑的材料性能不同。因此，為了方便后續功能化COFs的設計，非常有必要了解COFs維度對材料性能的影響。

  在先前研究中（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3302；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8705；Nat. Commun. 2018, 9, 5234；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3302），汪成教授提出了“4+4”連接方式構筑三維COFs。本文中，他們以四醛基苯基鈀卟啉為功能構筑基元，采取“4+2”及“4+4”連接方式分別構筑了二維及三維鈀卟啉基共價有機框架（2D-PdPor-COF和3D-PdPor-COF）。結構解析表明，2D-PdPor-COF為層狀π-π堆積結構而3D-PdPor-COF具有五重互鎖pts結構，鈀卟啉的排列方式完全不同。他們經過進一步研究，對比了兩種COFs在氣體吸附及光催化方面的性質差異。相比2D-PdPor-COF，3D-PdPor-COF具有更強的二氧化碳吸附能力及更高的光催化氧化硫醚產率。此外，對于不同尺寸的反應底物，3D-PdPor-COF還表現出選擇性催化。此研究表明，在功能性COFs的構筑中，維度對其性能有較大影響，為后續功能化COFs的設計提供啟示作用。

  該工作得到國家自然科學基金、湖北省創新團隊以及中央高校基本科研業務費資助。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201913091