王為 - 教授課題組

相關研究

1.王為課題組首次將分子內[4+2]環加成反應引入共價有機框架（COFs）的合成，通過催化串聯反應的一鍋法策略，成功構建了系列吡喃[4,3-b]并吡啶連接的COFs。經固態核磁共振技術、粉末X射線衍射及高分辨透射電子顯微鏡等系統表征，所得COFs在純度、穩定性和結晶度方面均表現出優異性能，進一步通過13C標記合成實驗結合定量核磁共振測量分析，明確了吡喃并[4,3-b]吡啶連接體高達94%以上的高選擇性形成。這一工作將COFs的連接化學從單鍵或單環的構筑拓展至并環體系。

2.王為課題組首次通過自下而上法構筑鎳基共價有機框架LZU-713@Ni作為金屬光氧化還原催化劑。該催化劑能高效催化C-O、C-S和C-P偶聯反應（兼容多達60種底物），且在多次循環使用后仍保持催化活性。LZU-713@Ni相較于其均相類似物及物理混合雙催化劑體系，展現出更優的催化活性；同時，與后修飾法制備的鎳基COF相比，通過自下而上法構筑的鎳基COF具有分布更均勻、負載量更高的Ni活性位點，從而表現出更高的催化活性。

3.王為課題組首次觀測到螺旋共價有機框架（COFs）結構中手性孔道的存在。通過C3對稱的三醛單體與手性Ni-Salen單體縮合，一步構筑出具有多層次手性特征的螺旋共價有機框架，通過共價組裝實現了分子手性到介觀手性再到宏觀形貌手性的多層次手性傳遞。采用電子晶體學（例如HRTEM）確認了介觀水平上手性孔道的存在，利用立體對成像技術直接確定了其手性。在此基礎上，進一步結合理論計算結果，提出了新的COFs堆積結構的層旋轉模型。

4.王為課題組實現了大尺寸共價有機框架單晶的快速普適性合成以及實驗室單晶X射線衍射結構解析。開發了一種基于CF3COOH/CF3CH2NH2的快速亞胺交換策略，在1至2天內成功制備出16種共價有機框架單晶，單晶尺寸達50至150微米，將高質量共價有機框架單晶的生長速度提升了50倍以上。所有單晶均可通過實驗室單晶X射線衍射儀進行結構解析，分辨率最高達到0.79 ?，無需依賴同步輻射光源。在原子水平上確定了LZU-307單晶具有獨特的四重[2+2]穿插的pts拓撲結構，證實了單晶LZU-310和COF-303體系中的構象異構演化過程，并明晰了特定客體分子在多種單晶主體中的排布信息。