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 到 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。
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)
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 倍。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。