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研究内容
二维(2D)金属有机框架纳米片(MON)或膜是一类周期性的结晶聚合物材料，由于其模块化结构、高表面积和高纵横比，它们可能显示出前所未有的物理化学性质。然而，从多种组分和两种不同类型的聚合反应制备2D MON仍然具有挑战性，而且探索较少。
此前，暨南大学李丹教授课题组通过结合MOFs和COFs的化学性质，制备了一系列二维铜(I)环状三核单元(Cu-CTU)基MOFs，其中多配位和缩聚反应可以在溶剂热条件下同时发生（Chem. Sci. 2021, 12, 6280-6286；CCS Chem. 2021, 3, 2045-2053；Chem. Rev. 2020, 120, 9675-9742.）。尽管它们表现出二维层状结构，但这些2D MOF的剥离并没有提供2D MON，并且仅获得了多晶粉末。
近日，李丹教授和宁国宏教授开发了一种新的界面聚合MOF合成方法，涉及两种聚合反应，多配位和缩聚反应。由铜盐、3,5-二甲基-1H-吡唑-4-胺(HL)和均苯四酸二酐(PMDA)三种活性成分组成，构建无缺陷、高结晶和大面积的二维MOF薄膜，即2D-JNM-4，可进一步剥离成独立的2D MONs，JNM-4-Ns。JNM-4-Ns对炔烃的硼氢化反应表现出优异的催化活性。相关工作以“Ultrathin Metal−Organic Framework Nanosheets Exhibiting Exceptional Catalytic Activity”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。
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研究要点
要点1.作者通过界面聚合方法(缩聚和多配位)，利用三种活性单体合成了无缺陷、高结晶和大面积的二维2D-JNM-4薄膜，其明确的层状结构可进一步剥离生产具有高达2000:1的高纵横比和超薄厚度（~1.7 nm），数量为86 mg/批次的独立2D MONs（JNM-4-Ns）。通过具有近原子精度的高分辨率TEM图像揭示了孔结构。
要点2.由于酰亚胺键的存在，JNM-4-Ns在高达530°C的温度下表现出优异的热稳定性，在3至12的pH值范围内具有良好的化学稳定性。
要点3.利用表面Cu中心的高暴露，JNM-4-Ns对炔烃的硼氢化反应表现出优异的催化活性和优异的可重复使用性，其中周转频率（TOF）达到了41734 h-1，比均相和非均相催化剂报道的高2-4个数量级。
该研究表明，在溶剂热条件下，界面合成确实可以应用于两种反应类型的多种活性成分，这可能成为合成二维MOF/COF纳米片的可行且通用的策略。
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研究图文
图1. (a) 用于构建MON和CON或其薄膜的常规界面合成。(b)我们的方法展示了涉及三种活性单体和两种聚合反应（即缩聚和多配位）的界面合成。
图2. (a) 3D-JNM-4、2D-JNM-4和JNM-4-Ns的PXRD，显示了2D材料沿(100)平面的优先取向。(b) PMDA、Cu3-R和2D-JNM-4的红外光谱。(c) 2D-JNM-4的固态13C NMR。(d) 2D-JNM-4的PXRD结构分析。(e) 2D-JNM-4精修AA模型的俯视图和(f)侧视图。(g) 77 K时3D-JNM-4、2D-JNM-4和JNM-4-Ns的N2吸附（填充）和解吸（开放）等温线曲线。
图3. (a) 2D-JNM-4的膜状形态的SEM图像。(b) a部分白框中区域的放大图像。(c) JNM-4-Ns的SEM图像。插图，JNM-4-Ns分散在EtOH中的廷德尔效应。(d) JNM-4-Ns的横向尺寸分布直方图和高斯拟合曲线。(e) JNM-4-Ns的AFM图像。(f) e部分中选择区域的相应高度曲线。(g) JNM-4-Ns的HR-TEM图像。插图，快速傅里叶变换(FFT)图像。(h) g部分选定区域的放大图像。(i) JNM-4-Ns沿[100]方向的模拟TEM图像。
图4. (a) JNM-4-Ns、2D-JNM-4和3D-JNM-4的转化率与反应时间的关系图。(b) JNM-4-Ns用于炔烃硼氢化的可回收性。在以60分钟间隔添加新鲜反应物之间分离催化剂。(c) 基于JNM-4-Ns和一些高性能催化剂的1a与B2Pin2硼氢化反应的TOF比较。(d) 基于JNM-4-Ns的活塞流反应器示意图（上）及其对硼氢化反应的高性能（下）。
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文献详情
Ultrathin Metal-Organic Framework Nanosheets Exhibiting Exceptional Catalytic Activity
Rong-Jia Wei, Pei-Ye You, Haiyan Duan, Mo Xie, Ri-Qin Xia, Xu Chen, Xiaoxu Zhao, Guo-Hong Ning,* Andrew I. Cooper, Dan Li*
J. Am. Chem. Soc.
DOI: 10.1021/jacs.2c06312
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作者简介
李丹，男，博士，暨南大学化学与材料学院院长、教授，博士生导师。1980年9月-1984年7月就读于中山大学化学系，获学士学位，1988年9月-1993年4月，在香港大学学习，获博士学位。1984-2016年，在汕头大学工作，历任讲师(1993)、副教授(1995)、教授(2001)。曾任汕头大学副校长（2009年1月-2016年1月）。2016年10月，到暨南大学工作。
李丹教授是国家杰出青年基金获得者，致力于超分子配合物及其聚集体的合成组装、结构形貌和发光、吸附及手性功能等方面的研究工作，先后主持国家自然科学基金重大研究计划、重点项目、面上项目和国家973计划（课题组长）等，在国际权威学术刊物如J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Chem. Rev.等发表学术论文200多篇。H-index为58，SCI论文被他引超过6500次。
李丹教授是国务院“政府特殊津贴专家”，入选国家万人计划“百千万人才工程”领军人才，广东省丁颖科技奖；曾获广东省科学技术一等奖（第一完成人），广东省“劳动模范”，广东省高等学校教学名师，汕头大学李嘉诚基金会卓越教学奖。现为英国皇家化学会会士（FRSC），中国化学会理事，广东省化学会副理事长，广东省材料学会常务理事。
宁国宏，暨南大学化学与材料学院教授。2013年于东京大学获得博士学位（导师Makoto Fujita教授）；2013年-2018年，在东京大学，新加坡国立大学（合作导师为Loh Kian Ping教授）和利物浦大学（合作导师为Andrew I Cooper教授）从事博士后研究。2018年9月底就职于暨南大学化学与材料学院，并加入李丹教授团队。宁国宏教授的研究领域为超分子化学、晶态多孔材料、有机储能材料等，至今已在Nat. Energy、Nat. Chem.、Chem、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.等期刊上发表论文30余篇。
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