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冠醚作为第一代超分子主体化合物，自上世纪60年代报道以来在配位化学和超分子化学领域被广泛研究。冠醚分子种类众多，共性是具有可包裹客体分子的空腔环，根据环大小不同，能与不同的金属离子、阴（阳）离子形成稳定的络合物，且伴有显著的亲和力和选择性，因而使得冠醚类化合物在吸附与分离领域具有应用潜力。目前，利用冠醚为主体分子构筑吸附材料大多数是将其接枝在高分子聚合物上。然而，由于其柔性的分子链空腔，基于环状冠醚为骨架，设计合成具有高结晶度的多孔框架材料仍是挑战性难题。
近日，上海高等研究院的徐庆副研究员和华东理工大学的刘洪来教授、以及中原工学院青年教师翟黎鹏合作，以柔性的18-冠醚-6和24-冠醚-8为构筑基元，制备了具有不同冠醚空腔的多孔的晶体共价有机框架 (Py-B18C6-COF，Py-B24C8-COF)，表现出优异的碱金属离子吸附分离性能。
图1. 具有不同冠醚空腔的共价有机框架合成示意图 与引入冠醚作为侧基不同的是，在该研究中冠醚是被植入到COF骨架中，结合粉末X射线衍射、高分辨率投射电镜和氮气吸脱附曲线分析表明，冠醚COFs材料具有高结晶度、永久的多孔性和高比表面积。此外，两种冠醚COFs材料优异的酸碱和化学稳定性也为水处理应用奠定了良好的基础。由于冠醚COFs开放的一维孔道以及高密度的吸附位点，赋予该类材料为优良的固体吸附剂。吸附实验表明，Py-B18C6-COF材料对K+具有最优的亲和力，其室温下的饱和吸附容量达244.21 mg g-1，冠醚空腔较大的Py-B24C8-COF则对Cs+具有最优的亲和力，其室温下的饱和吸附容量达223.05 mg g-1。 图2. 冠醚COFs的 (a,b) 粉末X-射线衍射，(c,d) TEM，(e,f) 氮气吸附等温线，(g,h) 化学稳定性 在该项工作中，作者基于柔性冠醚分子精准构筑了两种具有高结晶度的多孔共价有机框架，实现了高效的碱金属离子吸附分离性能，因而为构筑具有特异性吸附行为的COFs提供新思路。 论文信息： Construction of Covalent Organic Frameworks with Crown Ether Struts Shuhao An, Qing Xu, Zhihui Ni, Jun hu, Changjun Peng, Lipeng Zhai, Yu Guo, Honglai Liu 文章的第一作者是华东理工大学的博士后安书浩。 Angewandte Chemie International Edition Angewandte Chemie International Edition
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