近期，国际权威期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）发表武汉大学化学与分子科学学院汪成教授课题组的最新研究成果，首次阐述共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）的维度对性能的影响。论文题为《二维及三维卟啉基共价有机框架：维度对性能的影响》（“2D and 3D Porphyrinic Covalent Organic Frameworks: The Influence of Dimensionality on Functionality”）。硕士生孟伊，博士生罗翼、石继龙为共同第一作者，汪成与北京大学孙俊良研究员为共同通讯作者，郎贤军教授在光催化方面提供了帮助。

COFs是一类由有机构筑单元通过共价键连接而成的晶态有机多孔聚合物，在气体吸附及分离、催化、传感等领域展现出广阔的应用前景。为了开发新应用，COFs的功能化研究受到广泛关注。研究者一般通过选取不同功能基元来构筑功能COFs。然而从维度上讲，同一功能基元可分别构筑二维和三维COFs。原则上，此时功能基元的排列方式不同，有可能导致所构筑的材料性能不同。因此，为了方便后续功能化COFs的设计，非常有必要了解COFs维度对材料性能的影响。(记得关注标题下方公众号:化学加)

在先前研究中（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 3302；J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8705；Nat. Commun. 2018, 9, 5234；Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 3302），汪成提出了“4+4”连接方式构筑三维COFs。本文中，他们以四醛基苯基钯卟啉为功能构筑基元，采取“4+2”及“4+4”连接方式分别构筑了二维及三维钯卟啉基共价有机框架（2D-PdPor-COF和3D-PdPor-COF）。结构解析表明，2D-PdPor-COF为层状π-π堆积结构而3D-PdPor-COF具有五重互锁pts结构，钯卟啉的排列方式完全不同。他们经过进一步研究，对比了两种COFs在气体吸附及光催化方面的性质差异。相比2D-PdPor-COF，3D-PdPor-COF具有更强的二氧化碳吸附能力及更高的光催化氧化硫醚产率。此外，对于不同尺寸的反应底物，3D-PdPor-COF还表现出选择性催化。此研究表明，在功能性COFs的构筑中，维度对其性能有较大影响，为后续功能化COFs的设计提供启示作用。

该工作得到国家自然科学基金、湖北省创新团队以及中央高校基本科研业务费资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201913091