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Science:极速!制备150μm单晶COF!!


兰州大学王为教授联合Lin Liang博士共同开发了一种 CF3COOH/CF3CH2NH2 方案,可在 1  2 天内收获单晶 COF,晶体大小可达 150 微米。通过实验室单晶 X 射线衍射法确定的结构分辨率高达 0.79 埃。所获得的结构包括不常见的网络互穿,构象异构体和主客体相互作用的细节可在原子水平上确定。相关成果以“Fast growth of single-crystal covalent organic frameworks for laboratory x-ray diffraction”为题发表在《Science》上,兰州大学为唯一通讯单位,第一作者为韩静

      时至2024年,单晶COF的制备也逐渐成熟,从2018Science首次背靠背报道的两篇单晶COF文章(Science 2018, 361, 48–52Science 2018, 361, 35.)之后,COF单晶的快速制备以及单晶转换等方面都取得了一定的突破,可见文章Nature Chemistry 2024, 16, 114–121, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 41, 22329–22334, Nature Chemistry 2023, 15, 841–847,而兰州大学王为教授团队的该项工作则是更大的突破,仅在1-2天之内就可获得超高质量的单晶COF,这在以往的COF合成中是难以想象的,不仅大幅降低了高结晶性COF的合成难度


图1 大尺寸单晶COF的快速生长。(图片来源:Science)


图2 单晶COF-300和LZU-306的快速生长。(图片来源:Science)



图3 使CF3COOH/CF3CH2NH2方案快速生长 pts 结构单晶。(图片来源:Science)

    在过程中,作者筛选了一系列有机碱作为兼容调制剂,并优化了酸和调制剂的浓度比。最终发现在以 CF3COOH为催化剂,CF3CH2NH2为调制剂的条件下,可在 2 天内收获单晶 COF-300,其大小均匀(60 μm x 30 μm x 30 μm)。COF-300 单晶的生长速度达到 1.25 微米/小时,是之前报道的 0.06 微米/小时的 21 这也为COF制备提供了新思路,双管齐下,酸碱共同调节反应速率来提高结晶性。






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