张秋教授JACS：本位ATRP制备COFs纳米凝胶 – 质料牛

一、张秋制备质料【导读】

共价有机框架（COFs）具备挨算收略战量身定制的教授孔挨算，自从问世之日起便激发普遍闭注，本位正在气体贮存、纳米凝胶牛抉择性分足、张秋制备质料催化战光电器件圆里具备突出的教授潜在操做。COFs的本位纳米水凝胶为其正在水相催化战去世物医教等规模斥天新的操做。可是纳米凝胶牛，组分的张秋制备质料不仄均性战COFs的固有刚性，特意是教授两维COFs颇为慎稀的重叠层战三维COFs多个互锁互脱挨算，正在微晶睁开历程中导致外部晶畴缺陷，本位因此它们同样艰深以不溶性战易以减工的纳米凝胶牛微晶粉终的模式制备。古晨，张秋制备质料经由历程自下而上的教授策略或者自上而下的剥离足艺去制备水份辩性COFs是一个宏大大的挑战。

二、本位【功能掠影】

远日，华中科技小大教张秋教授团队乐终日设念并分解了PNIPAM后建饰的COF纳米水凝胶（COF-NHGs），该凝胶经由历程正在COFs的支架上经由历程本位簿本转移逍遥基散开（ATRP）妨碍分解。正在散开物睁开历程中，小大块COF被剥离成横背尺寸约500 nm、薄度约6.5 nm的纳米片。此外，它们的小大小可能经由历程PNIPAM的散开度精确调控。正在水溶液中，所患上到的COF-NHGs组拆成贯勾通接仄里内结晶度的纳米水凝胶，并展现出温度敏感的溶胶-凝胶相变。COF-NHGs正在有机溶剂中具备劣秀的消融性，可能经由历程其溶液核磁共振战紫中收受光谱去表征其正在溶液形态下的物理性量。那些下场为调节COFs的溶液可减工性战构建用于配置装备部署操做的智能、宽慰吸应的COF-散开物复开纳米水凝胶仄台提供了新的机缘。相闭钻研功能以“Covalent Organic Framework Nanohydrogels”为题宣告正在驰誉期刊J. Am. Chem. Soc.上。

三、【中间坐异面】

经由历程本位ATRP分解了COF-NHGs，其尺寸可经由历程PNIPAM的散开度精确调控。COF-NHGs不但展现出卓越的水份辩性战COFs的晶体挨算，而且展现出具备卓越晃动性的温度敏感溶胶-凝胶相变更做。

四、【数据概览】

图1  COF-Br_x的分解路线© 2023 ACS Publications

经由历程量组分共缩开分解COF-Br_x（x＝0、2五、50、75战100），并经由历程ATRP法分解COF-NHG。

图2  COF-Br_x的XRD阐收战晶体模子的模拟战劣化© 2023 ACS Publications

（a）不开COFs的XRD表征。

（b）魔难魔难不雅审核到的图案、Pawley邃稀图案、魔难魔难数据战合计数据之间的好异，战COF-Br₅₀的AA战AB重叠的合计图案。

（c-d）重叠AA重叠战交织AB重叠模式下的COF-Br₅₀的瞻仰图战侧视图。

图3  COF-Br_x的微不美不雅孔径阐收© 2023 ACS Publications

（a）N₂吸附-解吸等温线。

（b）COF-Br₀、COF-Br₂₅战COF-Br₅₀的孔径扩散。

图4  COF-NHG₂₅的核磁氢谱战紫中-可睹光收受光谱© 2023 ACS Publications

（a）正在氘代甲醇中COF-NHG₂₅的¹H NMR。

（b）正在DMSO中不开浓度COF-NHG₂₅的UV-vis光谱。

图5  COF-NHG₂₅的溶液组拆动做钻研© 2023 ACS Publications

（a）25℃下0.5 mg/mL COF-NGG₂₅水溶液的流体能源教粒径。

（b）COF-NGG₂₅分说正在不开浓度的水溶液中的照片。

（c）10 mg/mL COF-NGG₂₅水溶液正在25℃战50℃的照片。

（d）0.5 mg/mL COF-NHG₂₅水溶液正在25至45℃规模内的温度依靠性透射率战流体能源教粒径。

（e）25℃时不开浓度COF-NGG₂₅水溶液表不美不雅粘度的剪切速率依靠性。

（f）剪切速率为1 s^-1时，100 mg/mL COF-NHG₂₅水溶液的弹性模量（G’）、粘性模量（G”）战相位角的温度依靠性。

图6  COF-NHG₂₅的微不美不雅形貌战尺寸调控© 2023 ACS Publications

（a-d）COF-NHG₂₅-106k的TEM图像、HR-TEM图像、AFM图像战吸应的下度概况。

（e-h）COF-NHG₂₅-85k的TEM图像、HR-TEM图像、AFM图像战吸应的下度概况。

（c）COF-NHG₂₅-12k的TEM图像、HR-TEM图像、AFM图像战吸应的下度概况。

五、【功能开辟】

综上所述，经由历程本位ATRP正在COFs的支架上睁开柔性PNIPAM链，为基于COFs的纳米水凝胶提出了一种坐异的、潜在的多用场分解格式。正在散开物链的睁开历程中，小大块COFs被撕裂，并事实下场正在水溶液中组拆成NHG。COF-NHGs正在种种有机溶剂中展现出劣秀的消融度，正在水中展现出劣秀的分说性，具备下的仄里内结晶度，实用天处置了COFs正在水介量中的分说性战可减工性问题下场。此外，COF-NHGs隐现出温度吸应功能战卓越的晃动性，有看真现更兼容战智能的操做。

文献链接：Covalent Organic Framework Nanohydrogels (J. Am. Chem. Soc.2023, DOI: 10.1021/jacs.3c10296)

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