新研究开发出超高催化活性超薄二维共价金属有机框架纳米片
超薄二维共价金属有机框架纳米片及其催化反应示意。
本报讯（记者朱汉斌）暨南大学化学与材料学院教授宁国宏/李丹团队结合金属有机框架（MOF）、共价有机框架（COF）和二维材料化学，开发出具有超高催化活性的超薄二维共价金属有机框架纳米片。相关研究近日以封面文章形式发表于《美国化学会志》。
二维纳米片是一类具有单层或数层原子厚度的二维纳米材料，通常表现出奇特的表面效应和与其体相材料截然不同的物理化学性质，广泛应用于许多研究领域。因此，如何简便快捷地合成超薄无缺陷的二维纳米片是一个备受关注的科学问题。
据介绍，MOF和COF是具有周期性无限延展结构的多孔晶态材料，二维MOF/COF纳米片或膜材料具有很多独特的性能。近年来，界面聚合反应作为一种强大的合成方法已被广泛用于制备高结晶性的MOF/COF纳米片或薄膜。然而传统的界面合成方案可能不适于在溶剂热下合成具有多个组分的MOF和COF二维纳米片。
在早期工作的基础上，宁国宏/李丹团队结合MOF和COF化学优势，开发了一种新的界面合成方法，成功构筑无缺陷、高结晶性和大面积的二维MOF薄膜。该方法包括两种类型的聚合反应，即配位聚合反应和缩聚反应。由于明确的层状形貌特征，该二维MOF薄膜可以简便地被剥离成自支撑的二维MOF纳米片。
该纳米片具有高达2000：1的高纵横比和约1.7纳米的超薄厚度，其孔结构可以通过近乎原子精度的高分辨率TEM图像观测。利用表面高度暴露的环三核铜簇活性中心，该纳米片对炔烃的硼氢化反应具有出色的催化活性和可循环性，转化频率达到41734次/小时，比文献报道的均相和异相催化剂高2到4个数量级。
该研究发展了包含多个活性单体和多种反应类型的界面合成方法，有望成为合成二维MOF/COF纳米片的通用策略。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1021/jacs.1c08675