JACS+CEJ！一览共价三嗪框架最新研究进展

一、背景

共价三嗪框架 (CTFs) 因其独特的结构和良好的稳定性而受到广泛关注。这些特性使 CTFs 可用于光催化、气体/分子吸附和分离、能量存储和转换等领域的各种应用。具有有序分子和多孔结构的结晶 CTFs 非常有利于电荷分离和转移，这是一个光激发电子和空穴到达反应界面的过程，主要决定光催化活性。然而，由于共轭键的可逆性差，不利于自调节，获得结晶CTFs仍然极其困难。目前大多数报道的 CTFs 表现出低结晶度或无定形结构，从而限制了它们的光催化性能。为了改善 CTFs上电荷载流子的分离和转移，可行的策略是将具有不同电子亲和力和电离势的供电子和受电子单元引入 CTFs的骨架中。

本文总结了最近几个月关于共价三嗪框架在不同应用领域中的研究进展，以供大家了解学习。

二、文献分析

1、北京交通大学余宇教授团队: 基于三嗪卟啉的超共轭共价有机骨架用于高性能光催化

原文链接：

https://doi.org/10.1021/jacs.2c09369

挑战

以卟啉为结构单元的共价有机骨架(COFs)是一类新型多孔有机聚合物，具有规则有序的结构、丰富的孔隙率和良好的稳定性。但构建新的 COF 结构仍具有挑战性。

方法

北京交通大学材料科学与工程系余宇教授团队将卟啉与三嗪环连接起来，以氰基端卟啉为结构单元前体，通过氰基自聚合构建了一种新型三嗪卟啉超共轭COF（TA-Por-sp2-COF）。

创新点

亮点1：与单体相比，聚合形成的有机共价骨架具有更灵敏的光响应能力和更好的光吸收利用能力。

亮点2：这种构建新化合物的方法被证明是构建氮配位金属催化剂的潜在平台，可以有效提高光催化性能。

2、中北大学胡胜亮教授团队: 碳点调节的共价三嗪骨架，在水中快速地产生过氧化氢

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139035

挑战

目前的研究只是将 CDs 原位结合到 CTFs 中以进行 H2O2 的光合作用。研究孤立的组件不再足以解决太阳能-化学转化 (SCC) 的技术挑战。

方法

中北大学新能源材料与器件胡胜亮教授团队将低成本和多功能碳点 (CDs) 并入共价三嗪骨架 (CTFs) 的层间，制造了一种新颖的无金属混合光催化剂。

创新点

亮点1：CDs不仅促进CTFs的核化和生长，使它们的每小时生产率提高了13.5倍，而且还创建了具有高效电荷分离特性的独特的混合纳米尺度三明治结构。

亮点2：作者证明水中的碱金属离子可以通过嵌入CTFs中的CDs介导表面极化电场有利于水氧化并提高H2O2产量。

3、南昌大学梁汝萍&邱建丁教授团队: 合理设计的分子印迹三嗪基多孔芳香骨架通过三种协同机制增强钯捕获

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132962

挑战

由于设计具有印迹位点的光催化剂存在困难，很少有报道涉及在 MIPs 中捕获离子的各种协同机制。

方法

南昌大学化学学院梁汝萍&邱建丁教授团队通过 Heck 偶联反应，将分子印迹技术 (MIT) 引入分子印迹三嗪基多孔芳香骨架 (MI-TBPAFs) 的构建中，用于从废水中提取钯。

创新点

亮点1：多孔通道结构和大比表面积促进了丰富的印迹位点的充分暴露，进一步保证了MI-TBPAFs在复杂环境中选择性识别和预富集钯。

亮点2：与之前报道的 MIPs 不同，三嗪碱基与 π 共轭骨架中的吡啶环的协同作用将 Pd2+ 还原为 Pd0，从而通过重复利用吸附位点创造性地增加了吸附容量。

4、浙江工业大学沈意教授团队: 具有双向电子供体-受体的吡啶连接共价三嗪框架用于高效有机污染物去除

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.130428

挑战

同时调节共价三嗪骨架 (CTFs) 的吸附和光催化性能以实现对水中有机污染的有效控制是一种很有前途的策略，但仍然是一项艰巨的挑战。

方法

浙江工业大学环境学院沈意教授团队将吡啶接头引入原始CTF（p-CTF）中，并在侧面构建了污染物-吡啶和吡啶-三嗪的双向电子供体-受体（EDA）系统。

创新点

亮点1：具有π缺陷特性的吡啶单元分别在吸附和光催化过程中充当电子受体和电子供体。这种特殊的结构为电子转移提供了定向途径，赋予CTFs优异的吸附和光催化性能。

亮点2：与 p-CTF 相比，吡啶连接的 CTF (M-CTF) 对萘的吸附容量增加了 16 倍 (973.4 μmol⋅g−1)。

5、中国科学院刘富研究员团队: 共价三嗪框架纳米带通过极性溶剂诱导的片段化用于超快和太阳能清洁膜分离

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132401

挑战

共价三嗪骨架 (CTFs) 作为多孔结晶二维 (2D) 或三维 (3D) 纳米材料引起了广泛关注。CTFs纳米带的制造具有挑战性，但对分离和光催化具有吸引力。

方法

中国科学院宁波材料技术与工程研究所刘富研究员团队通过极性溶剂诱导的碎裂策略合成包含 2-3 个宽度共价三嗪骨架单元的结晶 CTF-1 纳米带 (CTF-1-NR)。一维纳米带的宽度可以通过改变芳香腈三聚后三氟甲磺酸层中的溶剂（例如乙醇）体积来轻松调整。

创新点

亮点1：CTF-1-NR 嵌入氧化石墨烯 (GO) 膜以延长 1H NMR 横向弛豫时间 (T2) 并扩大受限间距 (~8.8 Å)，提供超快水传输 (~60 L m-2h−1 bar−1) 和高染料分子排斥 (98%)。

亮点2：更重要的是，桥接 CTF-1-NR 增强了载流子分离并获得了卓越的太阳能清洁可恢复渗透率（比 GO 高约 7 倍）。