青島科技大學李志波教授和趙英傑教授團隊：基於新方法和新單體制備碳碳雙鍵連線的二維全共軛COFs

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二維共價有機框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）獨特的結構特徵使其可能具有相比一維共軛聚合物更為優異的光電性質。然而構築COFs常用的希夫鹼反應雖然能夠保證材料的高結晶性，但卻受限於亞胺鍵的強極性，往往不利於電子的離域。另一方面，亞胺鍵優異的可逆性也極大地削弱了其化學穩定性。電子高度離域並且結構穩定的COFs成為當下的研究熱點。最近，碳碳雙鍵連線單元由於具有良好的穩定性且利於電子離域受到了研究人員的廣泛關注。碳碳雙鍵連線的二維COFs在諸如磁、光催化、能源儲存和光致發光方面都展現出了良好的應用前景。然而，Knoevenagel縮合和 Aldol 反應的可逆性差強人意，高結晶性碳碳雙鍵連線COFs的製備仍然很難。為此，青島科技大學的李志波教授和趙英傑教授團隊近期基於Knoevenagel反應報道了一種新的製備碳碳雙鍵連線的共軛COFs的策略。在該研究中碳碳雙鍵和缺電子的苯並二噻唑結構被首次整合到了π共軛COFs中，並且透過給體單元的改變實現了π共軛COFs材料中強的D-A作用的有序引入。

團隊的青年教師王元成前期透過兩步法的策略利用Pictet-Spengler反應成功實現了亞胺鍵連線COFs到穩定全共軛COFs的轉變，轉變後的材料在人工模擬光合作用中的光催化活性得到了顯著提升（J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 5958-5963, 點選閱讀詳細）。近期，團隊又利用乙酸銨作為催化劑，成功的基於苯並二噻唑單體制備了碳碳雙鍵連線的二維全共軛COFs。碳碳雙鍵和缺電子的苯並二噻唑結構被首次整合到了π共軛COFs中，並且透過強給體單元的引入實現了π共軛COFs材料中強的D-A作用的有序引入。進一步，他們研究了材料的光催化裂解水制氫效能，發現強D-A作用的引入大大加強了催化效能，產氫速率達到15.1 mmol h−1g−1。

該工作發表在Nature Communications 上，副教授王元成為文章第一作者，趙英傑教授和李志波教授為通訊作者，青島科技大學為唯一通訊單位。本工作得到了國家自然科學基金和山東省自然科學基金的資助。

Facile construction of fully sp2-carbon conjugated two-dimensional covalent organic frameworks containing benzobisthiazole units

Yuancheng Wang, Wenbo Hao, Hui Liu, Renzeng Chen, Qingyan Pan, Zhibo Li & Yingjie Zhao

Nat. Commun., 2022, 13, 100, DOI: 10.1038/s41467-021-27573-1

導師介紹

趙英傑

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李志波

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