暨南大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院教授寧國宏/李丹團隊結(jié)合金屬有機框架(MOF)、共價有機框架(COF)和二維材料化學(xué)，開發(fā)出具有超高催化活性的超薄二維共價金屬有機框架納米片。相關(guān)研究近日以封面文章形式發(fā)表于《美國化學(xué)會志》。

二維納米片是一類具有單層或數(shù)層原子厚度的二維納米材料，通常表現(xiàn)出奇特的表面效應(yīng)和與其體相材料截然不同的物理化學(xué)性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于許多研究領(lǐng)域。因此，如何簡便快捷地合成超薄無缺陷的二維納米片是一個備受關(guān)注的科學(xué)問題。

據(jù)介紹，MOF和COF是具有周期性無限延展結(jié)構(gòu)的多孔晶態(tài)材料，二維MOF/COF納米片或膜材料具有很多獨特的性能。近年來，界面聚合反應(yīng)作為一種強大的合成方法已被廣泛用于制備高結(jié)晶性的MOF/COF納米片或薄膜。然而傳統(tǒng)的界面合成方案可能不適于在溶劑熱下合成具有多個組分的MOF和COF二維納米片。

在早期工作的基礎(chǔ)上，寧國宏/李丹團隊結(jié)合MOF和COF化學(xué)優(yōu)勢，開發(fā)了一種新的界面合成方法，成功構(gòu)筑無缺陷、高結(jié)晶性和大面積的二維MOF薄膜。該方法包括兩種類型的聚合反應(yīng)，即配位聚合反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。由于明確的層狀形貌特征，該二維MOF薄膜可以簡便地被剝離成自支撐的二維MOF納米片。

該納米片具有高達2000：1的高縱橫比和約1.7納米的超薄厚度，其孔結(jié)構(gòu)可以通過近乎原子精度的高分辨率TEM圖像觀測。利用表面高度暴露的環(huán)三核銅簇活性中心，該納米片對炔烴的硼氫化反應(yīng)具有出色的催化活性和可循環(huán)性，轉(zhuǎn)化頻率達到41734次/小時，比文獻報道的均相和異相催化劑高2到4個數(shù)量級。

該研究發(fā)展了包含多個活性單體和多種反應(yīng)類型的界面合成方法，有望成為合成二維MOF/COF納米片的通用策略。(記者朱漢斌)