暨南大學化學與材料學院教授寧國宏/李丹團隊結合金屬有機框架(MOF)、共價有機框架(COF)和二維材料化學，開發出具有超高催化活性的超薄二維共價金屬有機框架納米片。相關研究近日以封面文章形式發表于《美國化學會志》。
二維納米片是一類具有單層或數層原子厚度的二維納米材料，通常表現出奇特的表面效應和與其體相材料截然不同的物理化學性質，廣泛應用于許多研究領域。因此，如何簡便快捷地合成超薄無缺陷的二維納米片是一個備受關注的科學問題。
據介紹，MOF和COF是具有周期性無限延展結構的多孔晶態材料，二維MOF/COF納米片或膜材料具有很多獨特的性能。近年來，界面聚合反應作為一種強大的合成方法已被廣泛用于制備高結晶性的MOF/COF納米片或薄膜。然而傳統的界面合成方案可能不適于在溶劑熱下合成具有多個組分的MOF和COF二維納米片。
在早期工作的基礎上，寧國宏/李丹團隊結合MOF和COF化學優勢，開發了一種新的界面合成方法，成功構筑無缺陷、高結晶性和大面積的二維MOF薄膜。該方法包括兩種類型的聚合反應，即配位聚合反應和縮聚反應。由于明確的層狀形貌特征，該二維MOF薄膜可以簡便地被剝離成自支撐的二維MOF納米片。
該納米片具有高達2000：1的高縱橫比和約1.7納米的超薄厚度，其孔結構可以通過近乎原子精度的高分辨率TEM圖像觀測。利用表面高度暴露的環三核銅簇活性中心，該納米片對炔烴的硼氫化反應具有出色的催化活性和可循環性，轉化頻率達到41734次/小時，比文獻報道的均相和異相催化劑高2到4個數量級。
該研究發展了包含多個活性單體和多種反應類型的界面合成方法，有望成為合成二維MOF/COF納米片的通用策略。(記者朱漢斌)
