江东林Science: 新合成sp2杂化二维COFs晶体

【前言】

基于sp²杂化碳共轭形成的共价有机框架（COFs）表现出优异的电和磁性能，要构建合适的结构并向平面外延，sp²链需在一定间隔位置分支。这样的分支需要适当的几何结构使节点处形成π配位，从而整个链能在x和y方向延伸而没有阻碍。但若缺失原位结构自愈合过程使得sp²碳键合反应不可逆，则会形成无定形材料。因此，设计出由sp²碳沿x和y方向外延键合形成的二维（2D）材料仍是重大挑战。

【成果简介】

北京时间2017年8月18日，Science刊登了日本北陆先端科学技术大学院大学江东林教授（通讯作者）等人题为“Two-dimensional sp²carbon–conjugated covalent organic frameworks”的研究论文，报道了关于合成2D共价有机框架（sp²-c-COF）的最新进展，通过TFPPy（tetrakis(4-formylphenyl)pyrene）和PDAN（1,4-phenylenediacetonitrile）中C=C的缩合反应，构建π共轭的2D sp²-c-COF晶体。材料在x和y外延键合形成的2D晶格中，每隔一定距离出现C=C键合的芘节点，因而整个体系表现出有序的层状结构而不是传统的无序结构。该sp²-c-COF有着本征的半导体特性，能隙为1.9 eV，可以通过化学氧化进一步提高其导电性。同时芘节点产生的自由基，可使材料形成具有高自旋密度的顺磁碳结构。

【图文导读】

图一、多孔sp²-c-COF晶体的化学和晶体结构

图二、晶体结构

图三、电子自旋共振波谱（ESR）研究

图四、磁化和自旋排列

文献链接：Two-dimensional sp²carbon–conjugated covalent organic frameworks（Science，2017，DOI: 10.1126/science.aan0202）

本文由材料人学术组大黑天供稿，欧洲足球赛事 编辑整理。

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