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黄飞鹤课题组在单晶-单晶转换方面的研究取得进展

日期:2019-06-13 16:04

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      单晶-单晶转换在晶体工程领域具有重要的研究价值,它被广泛地应用于结构与性质之间的关系精确研究,对许多超分子功能材料的设计和应用具有重要的科学意义。柱芳烃是继冠醚、环糊精、杯芳烃和葫芦脲之后的第五代大环主体分子,具有易合成、易于修饰等特点。由于其独特的对称和刚性柱状结构、简单的官能团化方法以及优良的主客体络合性质,柱芳烃已经被广泛应用于各个领域中并且展现出了良好的应用前景。近期,作者课题组在基于柱芳烃的吸附与分离材料方面做了很多出色的研究,受这些工作的启发,作者认为实现基于柱芳烃主客体识别诱导的单晶-单晶转换对进一步设计基于柱芳烃主客体识别的晶态功能材料具有重要的科学价值。另外,己二腈作为一种重要的化学原料,被大量用于一些工业化学产品的合成,如尼龙和己二胺。由于己二腈的大量使用,以及其较高的毒性,对水资源和生态环境会产生较大的威胁。因此,开发高效的己二腈吸附材料是非常重要的。

    近期,黄飞鹤课题组在ACS Materials Lett. 发表题为“柱[5]芳烃主客体识别诱导的单晶-单晶转换及其在水中己二腈的吸附功能研究”论文。

    作者设计并合成了一种带有萘官能团的共聚柱[5]芳烃,通过单晶衍射,在该共聚柱[5]芳烃的晶体结构中,其形成了一种线性超分子聚合物。然后,作者将该线性超分子聚合物的晶体浸泡在含有己二腈的水溶液中五天,利用柱[5]芳烃与己二腈之间的主客体络合作用,成功实现了从线性超分子聚合物到侧链型超分子准聚轮烷的单晶-单晶转换。作者进一步将该单晶-单晶转换体系应用于水中己二腈污染物的有效去除。当在1.00 mmol/L的己二腈水溶液中加入大约八倍当量的共聚柱[5]芳烃晶体,在室温下放置五天后,该共聚柱[5]芳烃晶体的晶体能够高效地吸附水中的己二腈,吸附效率为98%。另外,该晶体材料还表现出了良好的可循环利用性能。总而言之,作者通过利用柱[5]芳烃与己二腈的主客体络合作用,成功实现了主客体诱导的单晶-单晶转换,并进一步将其应用于水中污染物的有效去除。这项工作突出了单晶-单晶转换在超分子化学研究中的重要性,扩大了复杂超分子结构的设计及其应用的可能性。

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图1. 柱[5]芳烃与己二腈主客体络合诱导的单晶-单晶转换。

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图2. 柱[5]芳烃晶体通过单晶-单晶转换作用对水中己二腈的吸附。

--摘自““ACS美国化学会"微信公众号



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