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化学学院薛鹏冲教授团队在非化学计量比多组分氢键有机框架研究领域取得重要进展

三亿体育app化学学院、天津市功能分子结构与性能重点实验室薛鹏冲教授课题组在非化学计量比多组分氢键有机框架(NS-HOFs)的系统性研究中取得重要进展,相关成果以 “Recent advances in non-stoichiometric multicomponent hydrogen-bonded organic frameworks” 为题,发表于《Chemical Communications》期刊上。

图1. 非化学计量比多组分HOFs构建示意图

氢键有机框架(HOFs)是一类依靠分子间氢键组装形成的新型多孔晶态材料,具备合成条件温和、结构易修复、溶液可加工等独特优势,在气体吸附分离、荧光传感、催化、质子传导等领域备受关注。但传统单组分 HOFs 存在功能单一、性能连续调控困难、结构稳定性不足等瓶颈,而非化学计量比多组分组装策略为突破上述局限提供了全新路径,然而该领域长期缺少系统性、前瞻性的综述总结。

针对这一学科空白,薛鹏冲教授团队联合青海三亿体育app刘兴亮教授团队,全面梳理了非化学计量比多组分氢键有机框架(NS-HOFs)的最新研究进展。团队聚焦NS-HOFs 理性设计策略、结构表征方法、组分分布异质性三大核心方向,系统阐释了通过调控组分比例实现荧光发射、孔道环境极性、气体吸附选择性连续可调的内在机制;总结了结构相似构筑单元共组装、固溶体晶体构建等通用方法,剖析了组分非均匀分布、福斯特共振能量转移、孔道微环境精准调控等关键科学问题;并重点介绍了 NS-HOFs 在可调谐发光、芥子气模拟物高效选择性捕获、刺激响应发光与多级信息加密等领域的突破性应用。

该成果系统填补了非化学计量比多组分氢键有机框架领域的综述空白,明晰了当前领域在组分分布调控、客体响应机制、结构稳定性等方面的挑战,并提出了原位表征、刚性构筑单元设计、拓展光电与传感应用等未来发展方向。研究不仅为多功能多孔超分子材料的设计开发提供了理论指引,也推动氢键有机框架材料向智能化、多功能化、实用化方向迈进。

薛鹏冲教授为通讯作者,硕士研究生赵赫、范柏洋为论文共同第一作者,刘桂艳副教授参与了核心研究工作,三亿体育app为第一通讯单位。该研究工作得到国家自然科学基金(No. 22265026、22002108)、天津市研究生科研创新项目(No. 2022SKY252)、青海省科技厅项目(No. 2024-ZJ-935)及三亿体育app科研基金的资助。

论文链接: https://doi.org/10.1039/d5cc05040e


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