4月6日，《自然》雜志在線發(fā)表華東理工大學朱為宏教授、田禾院士和英國利物浦大學Andrew Cooper教授的研究成果，該成果基于動態(tài)化學，在構筑共價有機框架材料研究方面取得突破性進展。

共價有機框架是新興的晶態(tài)多孔材料，由輕質(zhì)的有機分子基元，通過全共價鍵連接而形成二維或三維的網(wǎng)絡結構，具有優(yōu)異結構可裁剪性和功能可調(diào)性，及低骨架密度、高孔隙率、開放的孔道結構等優(yōu)點，在氣體儲存、吸附分離、光電轉(zhuǎn)化、多相催化等功能應用中前景廣闊。針對共價有機框架(COFs)材料研究領域長期以來“結晶性”和“穩(wěn)定性”難以兼得的問題，研究團隊提出基于動態(tài)化學“重構共價有機框架(RC-COF)”的全新概念，通過可逆共價鍵預組裝和合成后框架重構，為不可逆共價鍵制備了高結晶、高穩(wěn)定的COF材料，獲得了優(yōu)于所有已知COF材料的二氧化碳吸附能力，以及可與同領域最高水平材料相媲美的光催化產(chǎn)氫性能。

據(jù)研究人員介紹，該項工作的創(chuàng)新理念受到了中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中“化繭成蝶”概念的啟發(fā)——通過弱的可逆共價鍵預組裝成晶態(tài)的亞穩(wěn)定共價框架，再通過動態(tài)化學、納米限域反應形成更穩(wěn)定的全新框架，類似于蝴蝶從幼蟲結繭最后蛻變成蝴蝶的過程。

“該研究提出的尿素基團作為一次性的、可逆、可移除的‘共價繩索’，開辟了構筑兼具高結晶性和高穩(wěn)定性COF材料的動態(tài)化學新范式。”朱為宏說。

該論文是華東理工大學首次以第一通訊單位在《自然》雜志上發(fā)表的研究性論文，張維偉博士為論文第一作者，朱為宏教授和Andrew Cooper教授為論文通訊作者。研究工作得到了田禾院士的大力支持，測試表征方面的工作得到了上海科技大學章躍標教授和英國利物浦大學材料創(chuàng)新工場(Materials Innovation Factory)的協(xié)助。該研究工作還得到了國家自然科學基金基礎科學中心項目、材料生物學與動態(tài)化學教育部前沿科學中心、上海市科技重大專項、費林加諾貝爾獎科學家聯(lián)合研究中心等項目資助。(記者 任朝霞)