全文概要
印度科学教育与研究学院Rahul Banerjee与加拿大阿尔伯塔大学Arvind Rajendran 研究团队 报道了一种通过原位缓慢释放单体的动力学调控策略，成功合成了高结晶性、高孔隙率的氮杂环连接的共价有机框架（azine-linked COFs）。该方法利用三氟乙酸催化四嗪前体水解释放肼，延缓了聚合速率，促进了框架的有序组装。所制备的两种COFs——含双咔唑的BC-Az与含芘的Py-Az——在结晶度与比表面积方面均显著优于传统直接加肼法所得产物。PXRD与BET测试表明，其FWHM值降低34–52%，比表面积提高1.67–2.46倍。此外，该类COFs在潮湿条件下（≤40% RH）对CO₂吸附能力几乎不受水分影响，突破实验与分子动力学模拟进一步证实了其在水汽共存环境下的CO₂选择性吸附潜力。
本文要点
合成策略创新：通过四嗪原位水解实现肼的缓慢释放，有效调控反应动力学，促进框架有序生长，无需真空密封操作。
结构性能优异：PXRD与HR-TEM显示高度有序的层状结构；BET比表面积最高达2503 m²/g；固态NMR与XPS证实了氮杂键的成功形成。
潮湿CO₂吸附性能：水吸附呈S型等温线，低湿区（<40% RH）吸水极少；CO₂吸附在40% RH下几乎不受影响，突破实验显示CO₂与H₂O竞争吸附微弱。
机理与模拟支持：时间分辨UV-vis与PXRD揭示反应动力学过程；MD模拟表明CO₂与H₂O在COF骨架中分别占据疏水与极性位点，实现空间分离吸附。
文献详情
Arnab Sadhukhan, Shamnuk Srinivas Ravuru, Agnibha Das, et al. Covalent Organic Frameworks via In Situ Monomer Release for Humid CO₂ Uptake, J. Am. Chem. Soc. (2025) DOI: 10.1021/jacs.5c11733
全文链接
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c11733
