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Topological Isomerism in Three-Dimensional Covalent Organic Frameworks

化学 共价有机骨架 微型多孔材料 共价键 介孔材料 吸附 分子 透射电子显微镜 拓扑(电路) 结晶学 纳米技术 有机化学 材料科学 数学 组合数学 催化作用
作者
Yaozu Liu,Jingwei Li,Jia Lv,Zitao Wang,Jinquan Suo,Junxia Ren,Jianchuan Liu,Dong Liu,Yujie Wang,Valentin Valtchev,Shilun Qiu,Daliang Zhang,Qianrong Fang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:145 (17): 9679-9685 被引量:64
标识
DOI:10.1021/jacs.3c01070
摘要

Although isomerism is a typical and significant phenomenon in organic chemistry, it is rarely found in covalent organic framework (COF) materials. Herein, for the first time, we report a controllable synthesis of topological isomers in three-dimensional COFs via a distinctive tetrahedral building unit under different solvents. Based on this strategy, both isomers with a dia or qtz net (termed JUC-620 and JUC-621) have been obtained, and their structures are determined by combining powder X-ray diffraction and transmission electron microscopy. Remarkably, these architectures show a distinct difference in their porous features; for example, JUC-621 with a qtz net exhibits permanent mesopores (up to ∼23 Å) and high surface area (∼2060 m2 g-1), which far surpasses those of JUC-620 with a dia net (pore size of ∼12 Å and surface area of 980 m2 g-1). Furthermore, mesoporous JUC-621 can remove dye molecules efficiently and achieves excellent iodine adsorption (up to 6.7 g g-1), which is 2.3 times that of microporous JUC-620 (∼2.9 g g-1). This work thus provides a new way for constructing COF isomers and promotes structural diversity and promising applications of COF materials.
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