具有動態(tài)響應(yīng)性質(zhì)的多孔晶體材料可以對外界刺激（溫度、壓力、客體分子等）做出周期性結(jié)構(gòu)的整體協(xié)同變化（即可逆晶體-晶體轉(zhuǎn)化），以實現(xiàn)其在傳感、吸附分離、氣體儲存、催化等多個應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)異性能。目前，這一特性的研究和利用主要集中在金屬-有機框架(Metal-Organic Frameworks, MOFs)領(lǐng)域，而在更具柔性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的共價有機框架(Covalent Organic Frameworks, COFs)領(lǐng)域，卻因結(jié)構(gòu)表征的困難而鮮有報道。因此，對動態(tài)變化的機制闡明和系統(tǒng)設(shè)計原理方面的研究亟需新的突破，以推進COF材料成為新一代的動態(tài)響應(yīng)材料，并促進相關(guān)應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)。
最近，上？萍即髮W物質(zhì)學院章躍標課題組與蘭州大學化學化工學院王為課題組開展了聯(lián)合研究，通過構(gòu)建亞胺鍵的三維穿插網(wǎng)絡(luò)和引入官能基團，獲得了首例對有機蒸汽分子具有動態(tài)響應(yīng)性能的COF材料（LZU-301），并綜合了粉末X射線衍射、有機蒸汽吸附、129Xe核磁波譜和結(jié)構(gòu)模擬等表征手段，闡明了該COF材料的動態(tài)變化過程和機理，提出了系統(tǒng)設(shè)計該類材料的基本原理。為了探索動態(tài)響應(yīng)行為在實際應(yīng)用情景的表現(xiàn)，研究者們測試了該COF材料的氣體分離性能和多相催化行為。結(jié)果表明，該材料在干燥和濕潤條件下都可以實現(xiàn)CO2和N2混合氣體的有效分離，而且水的存在輔助了框架的打開，從而進一步提升了吸附性能。通過模型反應(yīng)測試，他們驗證了該材料的多相催化性能，為進一步設(shè)計動態(tài)多孔催化材料提供了新思路。
具有動態(tài)響應(yīng)性質(zhì)的COF材料的綜合表征：粉末X-射線衍射解析（ab），晶型結(jié)構(gòu)的可逆轉(zhuǎn)變（c），溶劑吸附等溫線（d），129Xe核磁波譜（e），CO2的吸附分離穿透曲線（f）。
目前，該成果已經(jīng)在國際知名雜志《Journal of the American Chemical Society》在線發(fā)表，章躍標為共同通訊作者，其課題組2015級研究生魏蕾為共同作者。該研究得到了國家自然科學基金優(yōu)秀青年科學基金、中組部青年千人計劃、上科大科研啟動經(jīng)費和上科大-中科院上海高研院低碳能源科學聯(lián)合實驗室的支持。
