2. “形狀匹配”疊加避免了交錯疊加，將孔徑擴大到3nm，“形狀匹配”的堆積提高了HOF材料的熱穩定性和化學穩定性。3. 將HOF-102制備成用于芥子氣模擬降解的纖維復合材料。近年來，氫鍵有機框架（Hydrogen-bonded organic frameworks, 簡稱HOF）作為一種易于制備的新興多孔材料在氣體儲存，手性分離，質子傳導，化學傳感和催化領域引起得很大關注。然而，由于HOF材料通過氫鍵這種弱相互作用構建起來，其穩定性較差的缺點嚴重影響實際應用。美國西北大學OmarK. Farha課題組和復旦大學李鵬課題做合作開發了一種通過形狀匹配π-π堆積提高氫鍵有機框架穩定性的策略，文章發表于Cell Reports Physical Science。作者設計合成了三種HOF前驅體：四甲酸芘，四苯甲酸酸笓和四萘甲酸笓，隨后利用簡單的快速沉淀法合成三種相同構型的HOF (HOF-100, HOF-101,HOF-102)。該系列HOF以芘環作為π-π堆積中心，通過增加和延長匹配的π-π堆積側臂的方法來提高穩定性，并且極大地增加了材料的孔隙率和比表面積。通過DFT計算，HOF雙聚體的π-π堆積結合能從?53.4kJ/mol (HOF-100) 提高到?137kJ/mol （HOF-101）和?208 kJ/mol （HOF-102）。后兩者的π-π堆積的鍵能甚至超過了氫鍵鍵能(?99.4kJ/mol)。與此同時，材料的BET比表面積從900 m2 /g （HOF-100）,提高到了 2,100m2 /g （HOF-101）和2,500 m2 /g （ HOF-102）。其中HOF-102的孔隙率達到1.3 cm3/g，處于同類材料的最高水平。作者發現隨著形狀匹配π-π堆積面積的增加，材料的熱穩定性和化學穩定性獲得將極大的提升。經過200oC熱處理，HOF-102的氮氣吸附量只降低了13%，而HOF-101和HOF-100分別降低了67%和84%。同時，HOF-102在嚴苛化學環境下呈現出良好的穩定性。例如，經過沸水處理24h, 氮氣吸附量幾乎沒有明顯降低。要點3：制備HOF/纖維復合材料及在光催化降解芥子氣模擬物的應用鑒于HOF-102的優越化學穩定性和孔隙率，作者研究了該材料用于染料（陽離子亞甲基藍和陰離子試鹵靈鈉）的水相吸附和酶（Cytochrome c）的封裝。材料表現出極快的吸附速率和可再生性，顯示出其在污水治理和生物化學上的潛在價值。與此同時，作者采用簡單的溶液加工法把HOF-102納米顆粒涂布到棉纖維上構成復合材料。作為一種易于使用和回收的異相催化劑，該復合材料可以快速催化芥子氣模擬物的氧化降解，并且在三個催化周期內沒有明顯催化效率的降低。這項工作為穩定HOF材料的合理設計和相關復合材料的加工提供了一種有價值的參考。KaikaiMa et al. Ultrastable Mesoporous Hydrogen-Bonded Organic Framework-Based FiberComposites toward Mustard Gas Detoxification.DOI:10.1016/j.xcrp.2020.100024https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(20)30014-X
