image: 示意图描绘了光电活性的氢键-有机框架材料在催化、传感、生物医疗等领域的应用。 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
氢键-有机框架 (HOF)是一类拓扑结构可以预测，结构可以调控的新兴的晶态多孔材料。在其发展初期，因为受到相对较弱的氢键相互作用的阻碍，许多HOF在客体溶剂去除后会坍塌，导致结构不稳定。最近，通过设计具有大的 π 共轭系统的构筑单元，形成分子间形状匹配的 π-π 堆积相互作用，可以大大增强HOF的稳定性。更重要的是，由于空间轨道重叠相互作用，这些具有大π共轭构造的 HOF在发生氧化还原反应时可以加速电子的传递。这些固有的光电性质使HOF成为一类特殊的光活性和电活性的多孔材料，可用于催化、传感和生物医学应用等。基于 π-π 堆叠策略，通过设计由氧化还原活性的核心和氢键位点的端基组成的有机构筑单元，各种具有优良光活性和电活性的HOF材料被成功报道。这篇简短的综述总结了光和电活性HOF开发中的最新进展，包括合成方法和各种应用。
然而，与成熟的MOFs和COFs相比，HOFs的开发和应用仍处于起步阶段，因此存在许多挑战需要克服，但同时也蕴含了潜在的机会。首先，HOFs在电催化领域的研究还处于空白，其潜力有待开发。其次，HOF材料在纳米到微米尺度的形貌调控尚未得到系统研究。由于HOF具有溶液加工性和适应性，探索HOF形貌对性能的的影响将会显著改善其在多相催化应用中的性能。第三，在 HOFs 的纳米孔中引入金属纳米粒子可以拓宽HOFs的应用范围。然而，金属离子和氢键位点之间可能存在的配位相互作用会生成金属-配体配合物从而影响HOFs的相纯度。因此，应注意避免这种情况。总之，到目前为止，尽管HOFs作为功能性的光电活性材料已显示出巨大的前景，这一激动人心的研究领域仍需要大量的基础研究工作以充分发挥其潜力。
研究详情请见原文：
Recent advancements in the development of photo- and electroactive hydrogen-bonded organic frameworks.
https://doi.org/10.1007/s11426-022-1333-9
Journal
Science China Chemistry