烯烃基全π共轭共价有机骨架（COFs）是近年来备受关注的一种新型半导体材料。强的C=C键不仅使骨架在极端条件下非常稳定，而且为有效的电子传递提供了贯穿整个骨架的扩展的π-共轭，使这些sp²碳共轭的COFs具有优异的性能和在光催化、磁性、锂离子电池、氢燃料电池以及放射性铀提取等方面的潜在应用。然而，由于C=C键形成的可逆性较差，因此合成sp2碳共轭的COFs是一个巨大的挑战。

近日，北京化工大学曹达鹏教授，王世涛，上海科技大学章跃标报道了通过Knoevenagel反应合成了第一个C=C-连接的全共轭3D COF（BUCT-COF-4）。

文章要点

1）研究人员以鞍形醛取代环辛四噻吩和1,4-苯基二乙腈为原料，经Knoevenagel缩合，首次合成了sp2碳共轭3D COF。

2）完全π共轭的3D骨架促进了有效的电子离域，使共轭3D COF材料在室温下具有高达2.0 cm² V⁻¹ s⁻¹的霍尔电子迁移率，远高于已报道的共轭2D COFs。

3）由于高有序性，掺杂I₂的BUCT-COF-4不仅在环境空气中表现出高达2.62 cm² V⁻¹ s⁻¹的显著提高的霍尔电子迁移率，而且在低温（<10 K）下表现出典型铁磁性的无金属磁性。这是首次在报道3D COF材料中发现铁磁现象。

这项工作将拓宽3D COFs的新类别，以及它们在具有电、磁和(光)电催化等方面的潜在应用。

参考文献

Shitao Wang, et al, A Three-Dimensional sp² Carbon-Conjugated Covalent Organic Framework, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c06986

https://doi.org/10.1021/jacs.1c06986