天津大學陳龍課題組以功能為導向，合成了三種孔壁上具有不同官能團的同構共價有機框架（COFs），并作為高效的無金屬異相催化劑用于溫和條件下CO2的化學固定。通過對孔壁上錨定官能團的調控，可以有效地增強COFs的穩定性并提高其對CO2環加成反應的催化效率。
二氧化碳（CO2）環加成反應能將環氧化物轉化成具有工業價值的環狀碳酸酯，是一種減少溫室氣體的有效途徑。近年來，用于CO2環加成反應的催化劑得到了廣泛的研究，其中均相催化劑催化性能較好，但是其分離與循環問題限制了它們的實際應用。相反，異相催化劑具有易分離，可回收，產物中的催化劑污染少和成本低等優點，被廣泛應用于工業中。金屬有機框架（MOFs）是一種高效的異相催化劑，但是苛刻的催化條件以及MOF在苛刻條件下的不穩定性極大地阻礙了其實際應用。因此，開發一種無金屬的異相催化劑，實現在溫和條件下高效催化CO2環加成反應具有十分重要的意義。天津大學陳龍課題組針對這一問題合成了三種孔壁上具有不同官能團的同構共價有機框架（COFs），并作為高效的無金屬異相催化劑用于溫和條件下CO2的化學固定。通過調節孔壁上的官能團，有效地增強了COFs的穩定性并提高其對CO2環加成反應的催化效率。COFs是一種通過強共價鍵連接的結晶性聚合物，其規則的納米孔道和均勻分布的活性位點為CO2的固定提供了理想的平臺。該研究團隊以不同官能團修飾的3,3',5,5'-四苯基聯苯（TPBP）為核心，制備了三種同構的TPBP-COFs，并將其作為異相催化劑用于溫和條件下的CO2環加成反應。該團隊研究結果表明由羥基和甲氧基修飾的OMe-OH-TPBP-COF，對CO2環加成反應催化效率最高。這是因為骨架中的羥基可以作為催化活性位點，有利于環氧化物的C-O鍵的極化，從而提高催化效率，而甲氧基的引入則可以提高其穩定性。高孔隙率和規則的納米通道則有利于催化過程中的傳質，更利于CO2與底物的接觸，同時也提高了CO2的濃度和捕獲能力。此外，OMe-OH-TPBP-COF在四丁基溴化銨（TBAB）的存在下，對CO2固定具有高催化活性。不僅能在溫和條件下催化多種底物，而且可以循環使用至少5次催化性能沒有明顯降低。高的孔隙率，優異的催化活性，杰出的穩定性和可回收性使OMe-OH-TPBP-COF成為一種極具前景的CO2固定異相催化劑。
相關結果發表在Chemistry-AEuropean Journal (DOI:10.1002/chem.202000552)上，文章第一作者為楊璠
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https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/chem.202000552
