天津大学陈龙课题组以功能为导向，合成了三种孔壁上具有不同官能团的同构共价有机框架（COFs），并作为高效的无金属异相催化剂用于温和条件下CO2的化学固定。通过对孔壁上锚定官能团的调控，可以有效地增强COFs的稳定性并提高其对CO2环加成反应的催化效率。
共价有机框架，二氧化碳环加成反应，氢键给体，官能团调控
二氧化碳（CO2）环加成反应能将环氧化物转化成具有工业价值的环状碳酸酯，是一种减少温室气体的有效途径。近年来，用于CO2环加成反应的催化剂得到了广泛的研究，其中均相催化剂催化性能较好，但是其分离与循环问题限制了它们的实际应用。相反，异相催化剂具有易分离，可回收，产物中的催化剂污染少和成本低等优点，被广泛应用于工业中。金属有机框架（MOFs）是一种高效的异相催化剂，但是苛刻的催化条件以及MOF在苛刻条件下的不稳定性极大地阻碍了其实际应用。因此，开发一种无金属的异相催化剂，实现在温和条件下高效催化CO2环加成反应具有十分重要的意义。天津大学陈龙课题组针对这一问题合成了三种孔壁上具有不同官能团的同构共价有机框架（COFs），并作为高效的无金属异相催化剂用于温和条件下CO2的化学固定。通过调节孔壁上的官能团，有效地增强了COFs的稳定性并提高其对CO2环加成反应的催化效率。COFs是一种通过强共价键连接的结晶性聚合物，其规则的纳米孔道和均匀分布的活性位点为CO2的固定提供了理想的平台。该研究团队以不同官能团修饰的3,3',5,5'-四苯基联苯（TPBP）为核心，制备了三种同构的TPBP-COFs，并将其作为异相催化剂用于温和条件下的CO2环加成反应。该团队研究结果表明由羟基和甲氧基修饰的OMe-OH-TPBP-COF，对CO2环加成反应催化效率最高。这是因为骨架中的羟基可以作为催化活性位点，有利于环氧化物的C-O键的极化，从而提高催化效率，而甲氧基的引入则可以提高其稳定性。高孔隙率和规则的纳米通道则有利于催化过程中的传质，更利于CO2与底物的接触，同时也提高了CO2的浓度和捕获能力。此外，OMe-OH-TPBP-COF在四丁基溴化铵（TBAB）的存在下，对CO2固定具有高催化活性。不仅能在温和条件下催化多种底物，而且可以循环使用至少5次催化性能没有明显降低。高的孔隙率，优异的催化活性，杰出的稳定性和可回收性使OMe-OH-TPBP-COF成为一种极具前景的CO2固定异相催化剂。
相关结果发表在Chemistry-AEuropean Journal (DOI:10.1002/chem.202000552)上，文章第一作者为杨璠
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https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/chem.202000552
