传统的刚性多孔框架材料主要依赖尺寸选择进行吸附分离,而动态多孔有机框架则能实现客体分子的刺激响应吸附和分离。例如,一些柔性金属有机框架(MOF)材料在吸附过程中展现出了呼吸效应或门控吸附。设计可以动态扩展其孔隙以响应客体吸收的多孔共价有机框架(COF)仍然十分困难。这主要是因为动态共价有机框架需要达到刚性和柔性的微妙平衡,在维持框架结构的实现框架的可逆膨胀和收缩。
此前,达特茅斯学院的柯晨峰课题组开发了一系列氢键交联有机框架材料(HCOF),它们拥有刚性的氢键网络和柔性共价交联结构。在客体吸附脱附过程中,HCOF材料展现了晶态到无定型态的可逆转化。近日,该课题组通过引入阴离子簇作为响应连接子,提出了一种普适性的方法来构造高动态的HCOF材料。
这项工作通过引入阴离子簇和柔联构建了一种高动态的氢键交联有机框架HCOF-6,该材料在客体分子吸附和脱附中实现了晶态和非晶态之间的可逆转化,并表现出快速的各向异性尺寸伸缩。这项工作不仅扩大了HCOF的底物范围并促进了其动态响应,还展示了将传统聚合物材料的粘弹性与刚性框架材料相结合的可能性,为多孔材料的开发提供了新的思路。An ultra-dynamic hydrogen-bonded cross-linked organic frameworks
Jayanta Samanta et al., Chem, 2021, DOI: 10.1016/j.chempr.2021.11.014。