2024级博士生李轲的研究成果：设计组装富含暴露性sp3-N位点的一维共价有机框架材料，用于超快速碘和碘甲烷的吸附，并通过荧光强度实现吸附进程的可视化监测在线发表于Chemical Science
COFs材料凭借其稳定性、高比表面积、丰富孔结构及非金属特性被广泛应用于吸附剂领域。其中亚胺基COFs通过席夫碱反应合成，富含亚胺氮活性位点，可捕获I₂和CH₃I。在此基础上，通过灵活组合合成单元引入不同类型氮位点，可进一步提升碘捕获能力。通过巧妙设计开发了多种高吸附性能的COFs吸附剂。然而其在吸附速率方面仍存在显著差距。因此，提升COFs的碘捕获速率已成为亟待突破的关键瓶颈。研究表明sp3-N与CH3I具有强反应性，可提升对CH3I吸附速率。2024级春季博士生李轲设计组装富含暴露性sp3-N位点的一维共价有机框架材料，用于超快速碘和碘甲烷的吸附，并通过荧光强度实现吸附进程的可视化监测在线发表于Chemical Science。
受上述研究启发并结合新兴的带状拓扑结构一维COF，从调节氮位点的暴露程度出发，设计出富含暴露sp³-N位点的纳米球状一维COF（COF-1D6）。相较于对照材料COF-1D7，COF-1D6因其更充分的暴露位点，对I2/CH3I展现出更高吸附容量与极快吸附速率。值得注意的是，其对CH3I的吸附速率K80%达惊人的1.07 g·g⁻¹·h⁻¹。该数值远超当前报道的其他COF吸附剂，仅次于MOFs BIT-61的1.22 g·g-1·h-1。此外，COF-1D6与COF-1D7展现的优异荧光特性，使其能够通过视觉监测吸附过程，极大提升了其实际应用潜力。综上所述，本研究基于一维COF材料，从增加暴露位点丰度的全新视角出发，为提升吸附速率提供了新范式。
COF-1D6与COF-1D7的合成策略及结构骨架，I2/CH3I（紫色球）传输模式示意图。
该研究工作得到国家自然科学基金项目22375150的支持。
论文连接：https://doi.org/10.1039/D5SC05993C