新闻网讯（通讯员化苑）近日，《化学研究评述》（Acc.Chem.Res.）发表了化学与分子科学学院汪成教授课题组综述文章。该文章着重介绍了汪成课题组在三维共价有机框架领域的研究进展，包括新拓扑设计策略、原子水平结构解析、新型构筑基元和应用拓展等。
论文题为《三维共价有机框架：从拓扑设计到应用》（“Three-dimensional Covalent Organic Frameworks:From Topology Design to Applications”）。博士后桂波为第一作者，汪成为通讯作者。
共价有机框架（COFs）是一类新兴的有机多孔晶体材料，具有比表面高、密度低及可设计性强等特点，在气体吸附与分离、催化、传感、能源等领域都展现出广阔的应用前景。根据其链接维度，COFs可分为二维COFs及三维COFs。相比于二维COFs，三维COFs具有更高的比表面积、复杂的孔道结构和大量的开放功能位点等，在催化和吸附等领域具有很多优势。
然而，与研究相对较为成熟的二维COFs相比，三维COFs的研究极具挑战性。究其原因，主要是三维COFs的合成驱动力来自于共价键的形成，很难从原子层面对成键过程进行精准控制。此外，三维COFs还存在众多难题待解决，包括拓扑合成策略稀少、结构表征困难及应用较少等。因此，自2007年首次报道以来，三维COFs相关研究成果报道较少，发展缓慢。
面对三维COFs研究中存在的诸多挑战，汪成课题组从问题导向出发，取得了系列重要进展。考虑到一些功能分子（如芘及卟啉）难以通过仅有的两种拓扑合成策略（4+2和4+3）引入到三维COFs中，他们于2016年首次报道了由四面体节点和四边形连接单元通过【4+4】连接方式构筑三维COFs的新策略(JACS,2016)，并进一步证明了该策略的普适性（JACS,2017）。在此基础上，汪成课题组合成了具有高结晶性的三维COFs粉晶样品，并首次通过电子衍射技术在原子水平确定了三维COFs粉晶样品结构(ACIE,2019)。此外，他们还丰富了三维COFs的分子构筑单元，并成功构筑了一系列具有不同功能和应用的三维COFs（Nat Commun,2018;JACS,2020;ACIE,2020），拓宽了三维COFs的应用研究。
文章最后还对三维COFs研究目前所面临的挑战和未来发展方向进行了详细分析，期待越来越多研究者的加入，帮助该领域取得更快速的发展。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.0c00357
（供图：化学与分子科学学院 编辑：付晓歌、相茹）
