在固態(tài)化學(xué)中，維度是調(diào)節(jié)材料性能的一個重要參數(shù)，通過對材料維度的調(diào)控可以調(diào)節(jié)材料的電子結(jié)構(gòu)，進而可影響到材料的導(dǎo)電性、磁性和催化等性能。通常，材料的微觀結(jié)構(gòu)、比表面積和狀態(tài)（如官能團密度）都與維度密切相關(guān)，而這些對材料的吸附和催化性能有著至關(guān)重要的影響。
共價有機框架材料（COFs）是一類重要的晶態(tài)多孔材料，從維度上來分類，COFs可分為二維共價有機框架材料和三維共價有機框架材料，COFs在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用與研究，但對其維度依賴性的物理化學(xué)性質(zhì)研究還很匱乏。
近日，上海交通大學(xué)崔勇講席教授和劉燕教授課題組設(shè)計合成了具有光催化開環(huán)聚合性能的N,N-二芳基二氫吩嗪（PN）基構(gòu)筑單元，通過框架化學(xué)原理制備了六例slipped AA堆積的2D-PN-COF和一例二重穿插pts拓?fù)涞?D-PN-COF，并研究了維度對COFs光催化性能的影響。
在優(yōu)化光催化開環(huán)聚合條件后，這七例COFs都可以被用作光催化乙烯基環(huán)丙烷（VCP）自由基開環(huán)聚合的催化劑，所得的高分子poly(VCP)通常是具有線狀（l）和環(huán)狀（c）重復(fù)單元組合的聚合物，而2D-PN COFs，尤其是2D-PN-2-OMe表現(xiàn)出比3D-PN-1更好的催化性能。在相同的反應(yīng)時間內(nèi)，2D-PN-2-OMe對底物的轉(zhuǎn)化率比3D-PN-1高，并且可有效合成分子量可控、低分子量分布和高l/c選擇性（高達97%）的poly(VCPs)。 作者從2D-PN-2-OMe和3D-PN-1孔的大小、對底物的吸附能力、催化活性中心的密度、光捕獲能力和光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移效率等方面對其光催化開環(huán)聚合性能的差異進行了研究和解釋。2D-PN-2-OMe催化性能的提高主要歸因于2D-PN-2-OMe的高比表面積多孔結(jié)構(gòu)能夠提供更多的催化活性中心，并促進反應(yīng)物的吸附和富集，并且2D-PN-2-OMe的可見光捕獲能力和光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移效率都比3D-PN-1要高。作者進一步研究了其循環(huán)利用性能，重復(fù)利用五次后，催化劑依然保持著晶態(tài)和高的光催化開環(huán)聚合性能。最后，作者對其光催化開環(huán)聚合機理了研究。 這一工作突出了維度對COFs電子結(jié)構(gòu)和催化性能的影響，并首次將COFs應(yīng)用到光催化開環(huán)聚合中，為COFs基光催化體系的設(shè)計提供了指導(dǎo)。 論文信息： Porous 2D and 3D Covalent Organic Frameworks with Dimensionality-Dependent Photocatalytic Activity in Promoting Radical Ring-Opening Polymerization Kaixuan Wang, Xing Kang, Chen Yuan, Xing Han, Yan Liu, and Yong Cui* 文章的第一作者是上海交通大學(xué)的博士研究生王凱旋。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202107915
