共价有机骨架 (Covalent Organic Frameworks, COFs)是一类由有机构筑单元通过可逆共价键连接而形成的晶态有机多孔聚合物。因其结晶度高、拓扑和功能可调等特点，COFs材料在诸如气体存储和分离，化学传感，电化学能量存储，有机光电，催化等领域引起了广泛的兴趣。然而，可逆共价键的自我校正能力赋予COFs材料优异结晶性，但其动态平衡也影响了材料的化学稳定性，这在一定程度上限制了COFs材料在某些领域的应用。因此，追求结晶性和稳定性的完美平衡是近几年COFs材料研究的一大热点。

​近日，我院王科伟老师和英国利物浦大学Andrew I. Cooper教授团队首次报道了一种使用多组分反应一锅法制备具有噻唑连接单元的COF材料的合成策略。大同大学为第一通讯单位，（“Synthesis of Stable Thiazole-Linked Covalent Organic Frameworks via a Multicomponent Reaction”为题发表于Journal of the American ChemicalSociety, DOI:10.1021/jacs.0c03418)，）该方法使用的三组分C–H功能化和氧化环化反应基于良好的可逆性及高选择性的特点，在保证良好的亚胺COFs骨架的同时，高选择性氧化环化反应确保了COFs骨架的化学稳定性。在本文的工作中，作者使用该方法制备了一系列具有噻唑连接单元的TZ-COFs 1–5(图1)。

　　图1.噻唑基共价有机骨架(TZ-COFs)1–5的合成及噻唑形成机理

作者采用粉末XRD数据匹配所构建的理论结构模型，发现五种TZ-COFs都是AA堆积结构，且对XRD数据精修所得的晶格参数与理论模型和气体吸附实验所得的孔径有较好的一致性(图2)。

　　图2. (a–e) TZ-COFs 1–5的PXRD图案及TZ-COF-1的高分辨透射电镜图

为了测试TZ-COFs的化学稳定性，作者将材料分别置于沸水， 12.5 M HCl，12 M KOH，1 MCH3ONa和 1 MNaBH4中48h后使用PXRD和FT-IR光谱分析，所有的TZ-COFs均保持了良好的结晶度。

作者将所得的TZ-COFs用于光催化水分解性能的研究。在抗坏血酸作为牺牲剂、Pt作为助催化剂的情况下， TZ-COF-4的可见光催化产氢速率高达4296 μmolh–1g–1。该产氢速率远高于无定形的等价材料 (676 μmolh–1g–1)和相应的亚胺COF (1644 μmolh–1g–1)，表明噻唑环和有序的晶体结构能大大提高光催化活性。

以上结果表明基于一锅法的多组分反应可以有效制备高性能噻唑基COFs材料，该合成策略有望拓展COFs材料的应用范围。

大同大学化学与环境工程学院为第一通讯单位，第一作者为王科伟副教授，通讯作者为大同大学冯锋教授，利物浦大学Andrew I.Cooper教授和和JohnWard为本文的共同通讯作者，该工作得到国家基金委和山西省1331工程计划的资助。

王科伟副教授，2010年进入我校工作，博士毕业于华中科技大学，师从有机多孔材料领域知名专家谭必恩教授，后在英国利物浦大学有机多孔材料及机器人学习等领域著名专家AndrewCooper教授实验室从事高级访问，主要从事晶型稳定有机多孔聚合物的合成及应用方面的研究。目前在化学与环境工程学院工作。

　　论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03418

　　王科伟副教授与我院贾治芳副教授、Andrew Cooper、JohnWard一起讨论课题