第一作者：繩新如, 王澤鉅,

通訊作者：黃飛鶴、李光鋒，朱藝涵，Jonathan L. Sessler

通訊單位：浙江大學，浙江工業(yè)大學，得克薩斯大學奧斯汀分校

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具有復雜拓撲結(jié)構(gòu)、高表面積和低密度的三維（3D）晶體有機框架提供了多種應(yīng)用前景。然而，這些框架的設(shè)計和構(gòu)造在很大程度上局限于包含多面體形狀的構(gòu)建塊的系統(tǒng)或那些依賴于組件互穿的系統(tǒng)。

本文報告了一種基于分子榫卯連接的三維(3D)晶體有機框架(DOF-1)的合成。這種新材料利用四（4-吡啶基苯基）乙烯和氯化雙（苯并二氧雜硼）苯作為結(jié)構(gòu)單元，并由配價B–N鍵驅(qū)動。該框架的單晶X射線衍射分析揭示了具有螺旋通道的二維（2D）層的存在，這些螺旋通道可能是在硼-氮配位過程中形成的。

二維層上下表面的二氯苯單元的突出部分促進了關(guān)鍵的榫卯連接，這些連接使相鄰層相互鎖定并穩(wěn)定了整體的3D框架。所得框架具有高孔隙率和極具吸引力的機械性能，使其潛在地適合用于從乙炔中去除雜質(zhì)。

圖文導讀

圖1：通過分子榫卯連接穩(wěn)定的DOF-1的合成和表征。

圖2：分析了DOF-1單晶結(jié)構(gòu)中的2D層。展示了沿b軸方向的單層結(jié)構(gòu)視圖，以及沿bc平面的2D網(wǎng)絡(luò)視圖，突出顯示了TPPE單元和BBE單元之間的連接。

圖3：DOF-1晶體結(jié)構(gòu)中的榫卯連接。

圖4：DOF-1的低溫低劑量高分辨率透射電子顯微鏡(HRTEM)圖像。

圖5：DOF-1和DOF-2的機械特性以及DOF-1的氣體吸附特性。

總結(jié)展望

本文展示了通過硼-氮配位鍵驅(qū)動自組裝形成的具有獨特3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的微孔有機晶體結(jié)構(gòu)DOF-1。DOF-1的動態(tài)硼-氮配位鍵和連接各個層的獨特榫卯連接賦予了框架機械穩(wěn)定性，同時保持了其多孔特性。

結(jié)果表明，DOF-1在吸附和分離領(lǐng)域具有潛力，例如能夠選擇性地吸附CO₂而非C₂H₂。更廣泛地說，本研究目前的發(fā)現(xiàn)強調(diào)了榫卯連接可以為3D多孔框架提供獨特的拓撲、機械和孔隙率特性。

文獻信息

標題：Three-Dimensional Crystalline Organic Framework Stabilized by Molecular Mortise-and-Tenon Jointing

期刊：Journal of the American Chemical Society

DOI：10.1021/jacs.4c01104