近日，尊龙凯时 - 人生就是搏!韩宝航课题组、施兴华课题组与中国科学院大学何裕建课题组合作开发出两种具有三叶草孔形状的共价有机框架并揭示出一种新型的kgd-v拓扑结构，该材料表现出优异的大气集水能力。相关成果发表于Journal of the American Chemical Society（DOI:10.1021/jacs.4c12973）
世界上数十亿人面临严重的水资源短缺问题，利用多孔材料从空气中捕获水是一种有效的方式来缓解水资源短缺。孔的大小和规整性决定了在水分子在孔隙填充过程中的湿度(RH)起点和动力学。通常，孔径小于1.2 nm的孔隙可以在RH < 70%的条件下进行陡峭的孔隙填充，因此可以表现出较高的水吸附量。进行陡峭吸附的湿度越低，材料的孔径就需要越小。
kgd拓扑被认为是构建尺寸小于1.2 nm的微孔的优秀候选者。然而，具有kgd拓扑的二维COFs是由C6-和C3-对称单体构成的。C6-对称单体的类型较少且合成困难，这阻碍了具有kgd拓扑的二维COFs的发展。在此，本工作首次提出使用C2v-和C3-对称单体的方法来构建新型kgd-v拓扑。这些clv-COFs在平面内形成规则排布的类似三叶草形状的孔。在获得具有小孔径COF的同时极大减少了合成难度。
粉末X射线衍射(PXRD)测试与高分辨透射电子显微镜(HRTEM)证实clv-COFs具有优异的结晶性。clv-COF-1和clv-COF-2的比表面积分别为300和220㎡ g–1。clv-COF-1和clv-COF-2的主孔径分别为1.0 nm的1.2 nm。这些具有kgd-v拓扑的clv-COFs中的孔径与kgd拓扑中的理论孔径一致。clv-COF-1在动态水蒸气吸附测试中表现出典型的S形水吸附曲线，并在RH = 50 %时表现出的最大吸附容量为131 mg g–1。在实际条件下的空气集水实验中，100分钟内即可完成一个集水周期。在28°C、RH = 45%的条件下，clv-COF-1的大气集水能力可达1.73 L kg–1 d–1。
尊龙凯时 - 人生就是搏!韩宝航研究员、施兴华研究员、丁雪松副研究员与中国科学院大学何裕建教授为共同通讯作者。中国科学院大学研究生程元哲、孔慧渊、郝鹏远与黄康为共同第一作者。该研究工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目的资助。
原文链接： https://doi.org/10.1021/jacs.4c12973
