COF热点文章(20230319-20230325)
1.Covalent Organic Frameworks as Porous Pigments for Photocatalytic Metal-Free C–H Borylation
共价有机框架作为多孔颜料用于无金属光催化C-H硼化反应
Ananda Basak, Suvendu Karak, Rahul Banerjee
J. Am. Chem. Soc. (IF 16.383) Pub Date: 2023-03-21
https://doi.org/10.1021/jacs.3c00950
印度科学教育研究所Rahul Banerjee课题组报道了高度稳定的β-酮-烯胺基COF作为光催化剂用于无金属C-B键形成反应。为此，我们使用了三种不同的COF。它们对12种不同的底物，如喹啉类、吡啶类和嘧啶类，进行了光催化性能监测。根据底物的分子功能，所有的COF都显示出中等到高的产率（高达96%）。高结晶度、大表面积、低带隙和合适的带位导致了TpAzo COF的最高催化活性。彻底的机理研究进一步强调了光收集能力、电荷分离效率和催化过程中的电流密度的关键作用。COF的光吸收能力在催化过程中起着关键作用，因为产量在COF的吸收最大值附近达到最大。合成的COF的高光稳定性使其可以重复使用几个（大于5个）催化周期。
2.Stable Immobilization of Nickel Ions on Covalent Organic Frameworks for Panchromatic Photocatalytic Hydrogen Evolution
镍离子在共价有机框架上的稳定固定用于全色光催化析氢
Hualei zhang, Zheng Lin, Pinit Kidkhunthod, Jia Guo
Angew. Chem. Int. Ed. (IF 16.823) Pub Date: 2023-03-23
https://doi.org/10.1002/anie.202217527
复旦大学郭佳课题组采用溶热法将镍(II)离子固定在含有2,2'-联吡啶的二维COF中，形成一个稳定的配位基团。该配合物显著提高了光催化性能，优化的氢气产率高达51,300 μmol h-1g-1，比原始COF高2.5倍。在700 nm的光线照射下，还可以检测到氢气的生成，而用传统配位法合成的类似物是没有光催化作用的。该项工作为优化金属-COF配位系统和加强光催化中电子调节的协同作用提供了一个策略。
3.A carboxyl-functionalized covalent organic polymer for the efficient adsorption of saxitoxin
一种羧基功能化共价有机聚合物，可有效吸附蛤蚌毒素
Tianxing Wang, Soraia P.S. Fernandes, Joana Araújo, Xiaoxi Li, Laura M. Salonen, Begoña Espiña
J. Hazard. Mater. (IF 14.224) Pub Date: 2023-03-22
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2023.131247
国际伊比利亚纳米技术实验室Begona Espina课题组报道了一种高效吸附蛤蚌毒素(STX)的共价有机聚合物的设计和合成。通过2,4,6-三甲酰基间苯三酚（Tp）与2,5-二氨基苯甲酸（Pa-COOH）自组装得到TpPa-COOH和与2,5-二氨基甲苯（Pa-CH3）自组装得到TpPa-CH3，制备了两种β-酮烯胺基材料。羧酸官能化的TpPa-COOH比含甲基的对应物TpPa-CH3的性能要好一个数量级，尽管后者的长程秩序和表面积更高。TpPa-COOH对STX的吸附速度很快，在1小时内就达到了平衡，朗缪尔吸附模型计算出的最大吸附容量Qm为5.69mg g-1，这种材料是报道的对这种毒素的最佳吸附剂。更重要的是，所制备的TpPa-COOH还显示出良好的重复使用性和对天然淡水中STX的高回收率。
4.Construction of Covalent Organic Framework Nanofiber Membranes for Efficient Adsorption of Antibiotics
共价有机框架纳米纤维膜的构建用于高效吸附抗生素
Xiaojia Zhao, Qun Li, Pradip Pachfule, Zhiya Wang, Shiyin Liu, Weijian Wu, Mingxing Wu, Arne Thomas
Small (IF 15.153) Pub Date: 2023-03-21
https://doi.org/10.1002/smll.202301200
河北师范大学赵晓佳课题提出了一个简便的策略，通过可逆缩合终止的方法，在聚丙烯腈（PAN）纳米纤维基材上原位生长COF，制备柔性COF纳米纤维膜。所获得的PAN@COF纳米纤维膜具有垂直排列的COF纳米片，结合了大的功能表面和高效的质量传输，从而使其成为有前途的吸附剂，例如用于水净化。抗生素污染物氧氟沙星（OFX）从水中被去除，其吸收能力为≈236毫克/克，去除效率高达98%。纳米纤维膜上原位生长COF的方法可以扩展到具有不同成分的各种希夫碱衍生的COF材料，为构建灵活的COF基膜提供了一种高效的方法。
5.A Solar Responsive Battery Based on Charge Separation and Redox Coupled Covalent Organic Framework
基于电荷分离和氧化还原耦合共价有机框架的太阳能响应电池
Enbo Zhou, Xiang Zhang, Lei Zhu, Daqiang Yuan, Yaobing Wang
Adv. Funct. Mater. (IF 19.924) Pub Date: 2023-03-21
https://doi.org/10.1002/adfm.202213667
中科院福建物质结构研究所王要兵课题组提出了一种结晶介孔（≈4.0纳米）共价有机框架（TA-PT COF），其重复单元由共价连接的三苯胺（TPA）和苝四甲酸二亚胺（PTCDI）组成。该重复单元既是供体-受体对，又是双氧化还原位点，实现了分子内电荷分离（τCS = 136.2 ps, τCR = 949 ps）和可逆氧化还原化学（C=O/CO-, TPA/TPA+）的分子水平耦合。装备了这种光电化学阴极，可逆的水性太阳能反应电池提供了376 mV的可靠电压反应，35%的额外往返效率和良好的光耐久性（500次）。进一步揭示了用于储存Zn2+的光电子和用于储存OTf的空穴的光耦合电子/质量转移机制，揭示了一种基于电荷分离和氧化还原耦合COF的新型光电化学阴极设计，用于高效太阳能反应电池。
6.Design and synthesis of a covalent organic framework bridging CdS nanoparticles and homogeneous cobalt-bipyridine co-catalysts for a highly efficient photocatalytic CO2 reduction
设计和合成一种共价有机框架，连接CdS纳米颗粒和均相钴-联吡啶共催化剂，用于高效的光催化CO2还原
Khai Hoang Do, D. Praveen Kumar, Putta Rangappa, Jehee Lee, Sungin Yun, Tae Kyu Kim
J. Mater. Chem. A (IF 14.511) Pub Date: 2023-03-20
https://doi.org/10.1039/D3TA00079F
延世大学Tae Kyu Kim课题组报道了一个基于2,2′-联吡啶（bpy）的酮胺共价有机框架（TpBpy; Tp：1,3,5-三甲酰基间苯三酚），它可以通过简单和环境友好的水热法大规模制备，通过连接异质的CdS纳米粒子和同质的[Co(bpy)3]2+助催化剂来促进CO2光还原过程。bpy单元在TpBpy的制备、与CdS的强相互作用的形成以及助催化剂的容纳方面发挥了多重作用。在CO2还原过程中，由于bpy配体和助催化剂之间灵活的联合/解离，活性的[Co(bpy)x]+可能从异质的CdS/TpBpy中分离出来，为其他非活性的[Co(bpy)3]2+物种腾出空间，从而保持[Co(bpy)3]2+助催化剂固有的高活性和选择性。CdS、TpBpy和[Co(bpy)3]2+的组合显示了强大的太阳光收集能力、高表面积、高CO2吸附能力、CdS和TpBpy界面上高效的电荷载体转移，以及随后快速的光电子注入到[Co(bpy)3]2+共催化剂。这些协同效应导致在反应的前四个小时内，CO的生产速度达到35.2 mmol g-1，选择性达到85.0 %。此外，反应系统的量子效率（AQE），在400和450纳米时，2毫克的CdS/TpBpy-20%，分别为4.75和3.65%。最后，这里提出并讨论了CdS/TpBpy光催化转化二氧化碳的可能机制。这项关于异质结构和光催化系统设计的研究可能会成为发展太阳能驱动的二氧化碳还原的一个模型。
7.Structural Regulation of Thiophene-Based Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks toward Highly Efficient Photocatalytic Hydrogen Generation
噻吩基二维共价有机框架的结构调控用于高效光催化制氢
Hui Liu, Xuhan Zheng, Jie Xu, Xu Jia, Menghuan Chao, Danbo Wang, Yingjie Zhao
ACS Appl. Mater. Interfaces (IF 10.383) Pub Date: 2023-03-22
https://doi.org/10.1021/acsami.3c01154
青岛科技大学赵英杰课题组介绍了两种核心结构略有不同的基于亚胺的二维共价有机框架（COFs）。含有苯并三联噻吩分子的COF具有更好的平面性和π共轭（BTTh-TZ-COF）比含有三联苯核心的COF（TThB-TZ-COF）显示出更好的光催化活性。进一步的光电化学研究更详细地揭示了其催化机制。由于其他因素，如结晶度、孔隙率和光带隙相等，两个类似的COF中核心的不同结构是造成明显不同的光催化性能的主要原因。基于三噻吩的平面核心的电子脱域性更好，BTTh-TZ-COF中的三嗪和三噻吩单元之间的D-A相互作用增强，创造了高效的电荷分离和转移，从而导致了卓越的光催化氢气进化活性。该研究揭示了一种用于太阳能转化的高性能有机光催化剂的制备新策略。
8.Monomer Symmetry-Regulated Defect Engineering: In Situ Preparation of Functionalized Covalent Organic Frameworks for Highly Efficient Capture and Separation of Carbon Dioxide
单体对称调控缺陷工程:用于高效捕获和分离二氧化碳的功能化共价有机框架的原位制备
Ningning He, Boyu Liu, Bo Jiang, Xiaofeng Li, Zhimin Jia, Jie Zhang, Honghan Long, Yingdan Zhang, Yingdi Zou, Yuqin Yang, Shunshun Xiong, Kecheng Cao, Yang Li, and Lijian Ma
ACS Appl. Mater. Interfaces (IF 10.383) Pub Date: 2023-03-21
https://doi.org/10.1021/acsami.2c22435
四川大学马利建课题组首次提出了一种定向释放缺陷的单体对称性调控策略，以实现COF的原位功能化，同时暴露出均匀分布的缺陷-甲醛基团作为选择性CO2捕获的功能化位点。调节后的缺陷COF具有高的结晶度、良好的结构稳定性和大量有组织的功能化醛基位点，在CO2/N2选择性吸附中表现出所有COF吸附材料中最高的选择性分离值之一。这项工作不仅为COF的缺陷调控和原位功能化提供了新的策略，而且为设计和制备用于CO2吸附和CO2/N2选择性分离的新吸附剂提供了宝贵的方法。
9.Quantum Chemistry Insight into the Multifaceted Structural Properties of Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks
量子化学对二维共价有机框架的多方面结构特性的启示
Julia T. Kohn, Hong Li, Austin M. Evans, Jean-Luc Brédas, Stefan Grimme
Chem. Mater. (IF 10.508) Pub Date: 2023-03-20
https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c03555
波恩大学Stefan Grimme课题组在计算上超越了对黯淡堆积的COF构件的传统但不足的描述。强调了各种堆积和结构图案的存在，并研究它们对电子特性的影响。鉴于所研究系统的尺寸非常大，采用了快速准确的基于紧密结合的半经验量子力学（SQM）GFN-xTB方法。以一个亚胺连接的COF为代表系统，讨论了在周期性GFN1-xTB量子化学水平上计算的结构、能量、电子和光谱结果与实验结果的对比。
10.Monolithic Covalent Organic Frameworks with Hierarchical Architecture: Attractive Platform for Contaminant Remediation
具有层次结构的整体共价有机框架:污染修复的有吸引力的平台
Lijin Huang, Juan Yang, Yingji Zhao, Hirokatsu Miyata, Minsu Han, Qin Shuai, Yusuke Yamauchi
Chem. Mater. (IF 10.508) Pub Date: 2023-03-24
https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c03282
昆士兰大学Yusuke Yamauchi课题组全面总结了合成整体COF材料的最新进展。此外，还总结了它们在环境修复中的应用的最新进展，包括金属离子去除、有机污染物捕获和油水分离。此外，该综述还讨论了当前的挑战并提供了未来的前景。
11.Construction of rigid amine-linked three-dimensional covalent organic frameworks for selectively capturing carbon dioxide
构建刚性胺连接的三维共价有机框架以选择性地捕获二氧化碳
Lin Zhang, Danbo Wang, Minghao Cong, Jia Xu, Zhiguo Liu, Lixia He, Chao-Qin Li, Yingjie Zhao
Chem. Commun. (IF 6.065) Pub Date: 2023-03-20
https://doi.org/10.1039/D3CC00851G
青岛科技大学赵英杰课题组报道了一个由两个正交的结构单元（螺二芴和联咔唑）通过后合成还原构建的高度刚性的胺连接的三维COF。坚硬的三维框架抑制了胺连接的构象灵活性，从而充分保留了结晶性和多孔性。三维COF中的胺基提供了丰富的化学诱导位点，可以选择性地捕获二氧化碳。
