纳米人-Acc. Chem. Res.综述：共价有机骨架：孔设计与界面工程

Acc. Chem. Res.综述：共价有机骨架：孔设计与界面工程

Nanoyu Nanoyu 2020-08-10

如同水通道蛋白和离子通道，自然界会根据单个孔或通道进化出独特的分子孔，从而实现相关生物学功能。另一方面，科学家通过探究多孔结构以实现在材料中构建致密的孔隙。在过去的一个世纪里，化学的进步极大地推动了多孔材料合成的发展。包括从无机单元到有机单元，从反复试验到模块制造，再到完全可预设计的孔，从苛刻的制备方案到环境合成方法的发展。在过去的15年中，研究人员探索了一种基于有机和高分子化学的分子平台，用于人造孔的设计以实现不同的孔径，形状，壁和界面。这其中包括一类新兴的聚合物共价有机骨架（COFs）。COF是一类晶体多孔聚合物，可将有机单元整合到具有周期性有序骨架和轮廓分明的孔的扩展分子框架中。

有鉴于此，新加坡国立大学江东林教授通过强调设计原理，合成策略以及独特的多孔特征及其影响，总结了各种孔界面的通用合成策略。

文章要点

1）研究人员通过突出基于直接聚合和孔表面工程的一般策略来说明孔界面设计，以构建具有不同功能单元的孔壁。通过对官能团进行预先设计和综合控制，以实现预定的组分，位置和密度，从而将各种特定孔壁界面安装到每个特定孔中。

2）研究人员通过阐明界面、分子和离子之间相互作用来展示具有层次化结构的孔界面，其范围广泛，包括从氢键到偶极−偶极/四极相互作用、静电相互作用、酸−碱相互作用、配位和电子相互作用。

3）通过揭示功能设计方案和界面功能相关性，研究人员对其独特的吸附与分离、催化、能量转换与储存、质子与金属离子传输等性质和功能进行了详细的分析。

4）研究人员预测了基于COFs孔设计需要解决的基本关键挑战，并指出了以最终功能为目标的人工孔设计的未来研究方向。