CCS Chemistry | 方千荣团队&肖胜雄团队：可用于分子识别的高效发光、稳定二维COF纳…

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近日，吉林大学方千荣课题组与上海师范大学肖胜雄课题组联合报道了一种高效发光、稳定的二维共价有机框架（COF）为前驱体的纳米片。首先合成 sp2-C连接的联咔唑基COF（JUC-557），再通过简单超声剥离获得超薄二维纳米片（JUC-557纳米片，厚度约2.5 nm）。JUC -557纳米片绝对量子产率高(高达23.0%)，可与分析物有效结合，具有优秀的分子识别效果。本工作为制备具有可调整的表面基团的超薄二维COF结构提供了一种简便的方法，为COF纳米片在各种目标分析物的高灵敏度检测中的应用提供了一定的启示。

背景介绍：

超薄二维（2D）纳米发光材料具有灵敏的传感优势，在有毒物质的检测中受到广泛关注。因此，开发稳定、灵敏的荧光检测器具有重要意义，其可在酸、碱或高温等恶劣条件下对分析物进行可靠性响应。众所周知，传统非晶态多孔有机聚合物（POPs）的结构不确定性导致了相应纳米结构和性能的不确定。晶态的MOF作为前驱体，虽然可以得到确定的纳米片，但是往往是不稳定的，这也限制了其在恶劣环境（如酸和碱)中的应用。以高效发光且稳定的二维共价有机框架为前驱体的纳米片，具有更大横向尺寸、更薄厚度、更加稳定结构和更多活性中心，可作为优异的化学传感和分子识别材料。

本文亮点：

图1. 纳米片的剥离与制备

基于此，吉林大学方千荣课题组与上海师范大学肖胜雄课题组联合报道了一种sp2-C连接的联咔唑基COF（JUC-557），采用这种新的连接方式生成的COF不仅具有很高的化学稳定性（在沸水、浓盐酸或者饱和氢氧化钠中能稳定存在），而且因为生成的sp2-C键是一种常见的AIE基团，因此有较高的绝对量子产率（QY = 10%）。通过超声剥离获得了厚度约2.5 nm的咔唑基sp2-C-COF（JUC-557-nanosheet）（图1）。由于AIE分子转子(PE)和基于ACQ的发色团单元（咔唑）的协同作用，JUC -557纳米片在固态和溶液中都表现出较高的绝对量子产率(高达23.0%)。富电子的咔唑和缺电子的腈基均匀分布并暴露在通道壁上，可以与分析物有效结合，因此，JUC-557-nanosheet荧光传感器表现出优秀的分子识别效果。

图2. 纳米片对金属离子和阴离子的检测及对比

其对人体的必需元素即铁离子具有高度选择性检测(Fe3+：Ka为1.98 ´ 104 M -1和LOD为706 ppb)，而对其他许多阳离子和阴离子并无此现象。且含有Fe3+的COF纳米片系统还可以根据荧光强度的变化检测F-和I-（图2）。

图3. 对微量碘的荧光检测和对比

此外，根据JUC-557-纳米片的荧光传感，检测了微量的碘(I2：Ka 为2.10 ´ 105 M -1和LOD为302 ppb，图3），检测性能高于其他现有报道的多孔材料。

图4. 对硝基类化合物的荧光检测以及对比

我们还研究了JUC-557-纳米片对痕量爆炸类硝基化合物的传感性能，包括硝基苯(NB)和2,4,6-三硝基甲苯(TNT)。到目前为止，JUC-557-纳米片对NB或TNT的荧光检测能力(NB和TNT的Ka值分别为6.18 ´ 106 M -1和4.38 ´ 105 M -1)高于现有报道的荧光多孔材料（图4）。除此之外，JUC-557和JUC-557-nanosheet分别可以做成发光器件和检测试纸，用于方便快速的检测化学物质。

总结展望：

综上所述，该研究设计合成了一种稳定的咔唑基sp2碳的2D COF（JUC-557），并通过简单的超声波剥落方法成功制备了超薄2D纳米片（JUC-557-naonosheets）。本合成方法不仅为制备具有可调整的表面基团的超薄二维COF结构提供了一种简便的方法，而且为COF纳米片在各种目标分析物的高灵敏度检测中的有趣应用提供了一定的启示。因此，该工作为设计更多功能性COF纳米片，和开发更新、更丰富多功能传感平台提供了方法和策略。将功能性COF纳米片与电子设备相结合，在环境监测和安全检测等方面极具应用潜力。

文章详情：

A Stable Luminescent Covalent Organic Framework Nanosheet for Sensitive Molecular Recognition

Yaozu Liu†, Junxia Ren†, Yujie Wang*, Xin Zhu, Xinyu Guan, Zisheng Wang, Yida Zhou, Liangkui Zhu, Shilun Qiu, Shengxiong Xiao* and Qianrong Fang*

Cite this by DOI：10.31635/ccschem.022.202202352

文章链接：https://doi.org/10.31635/ccschem.022.202202352

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原标题：《CCS Chemistry | 方千荣团队&肖胜雄团队：可用于分子识别的高效发光、稳定二维COF纳米片》

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