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  國際權威期刊Angewante Chemie International Edition(《德國應用化學》)以Hot Paper（熱點文章）形式發(fā)表了武漢大學化學與分子科學學院汪成教授課題組的最新研究成果。該工作成功合成出三種同構型三維共價有機框架（Covalent Organic Frameworks, COFs），并通過連續(xù)旋轉電子衍射（continuous rotation electron diffraction, cRED）技術，首次在原子水平確定了COFs粉晶樣品結構。論文題為“Isostructural 3D Covalent Organic Frameworks”（《同構型三維共價有機框架》）。2017級博士研究生高超和黎建博士為論文共同第一作者，汪成教授與北京大學孫俊良研究員為共同通訊作者。

  目前COFs領域的研究成果主要集中在二維體系，盡管三維COFs具有更為豐富的孔道結構及高比表面積等特點，在吸附與分離、催化等方面具有獨特優(yōu)勢，但由于合成難度大和結構解析困難，其研究報道較少。

  在先前的研究中，汪成課題組提出了具有普適性的由四面體節(jié)點和四邊形連接單元通過“4+4”連接方式來構筑三維COF的拓撲設計新策略（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3302；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8705；Nat. Commun. 2018, 9, 5234）。本文中，基于此拓撲策略，他們選擇四苯基苯（TPB）作為四邊形節(jié)點，成功合成了三種同構型三維共價有機框架（3D-TPB-COFs）。

  研究表明，3D-TPB-COFs均具有非常好的結晶性，SEM顯示顆粒大小約為1微米。利用cRED技術，他們成功解析了三種COFs各自的晶體結構（五層嵌套的pts拓撲結構）。需強調的是，通過cRED測得的數(shù)據(jù)分辨率能夠達到0.9-1.0 ?，可精確定位COFs中所有非氫原子的位置。另外，通過引入不同官能團可精確控制3D-TPB-COFs孔道環(huán)境，其在CO2/N2選擇性吸附過程中表現(xiàn)出不同的吸附性能。該工作不僅有助于更好地理解和設計用于目標應用的3D COFs的孔道環(huán)境，而且可直接在原子水平上研究多晶COF樣品，從而避免極具挑戰(zhàn)的生長COF單晶過程。

  該工作得到國家自然科學基金、湖北省創(chuàng)新團隊以及中央高校基本科研業(yè)務費，瑞典研究理事會以及Knut和Alice Wallenberg基金會的資助。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201905591