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Porous Organic Frameworks Constructed by the Synergetic Effect of Covalent Bonds and Hydrogen Bonds for the Selective Identification and Detection of Explosives
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-02-13 , DOI: 10.1021/acsami.2c19764 Chao Zhang 1 , Fuxing Sun 1 , Yi He 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-02-13 , DOI: 10.1021/acsami.2c19764 Chao Zhang 1 , Fuxing Sun 1 , Yi He 1
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Covalent organic frameworks (COFs) and hydrogen-bonded organic frameworks (HOFs) have emerged as novel platforms for material design and functional explorations. Here, we report an unconventional structural organic framework (named CHOF-1) combined with 1,3,5-tris(4-aminophenyl)benzene (TAPB) and 5-hydroxyisophthalaldehyde (HP) through the synergetic effect of covalent bonds and hydrogen bonds. CHOF-1 contains two different pores and is an eclipsed AA-stacking model with high thermal stability. It exhibits selective “turn-off” and red shift fluorescence responses toward 4-nitrophenol (4-NP) and 2,4,6-trinitrophenol (TNP) in ethanol, respectively, and the low detection limit was 8.78 μM for 4-NP and 11.1 μM for TNP. It has satisfactory recovery in the detection of 4-NP and TNP in practical water samples. The fluorescence quenching of CHOF-1 caused by 4-NP is attributed to the absorption competition quenching (ACQ) mechanism. In the structure of CHOF-1, the hydroxyl of TNP has strong acidity and can form strong hydrogen bonds with the unreacted NH2. Then, the crystalline structure of CHOF-1 decomposed and the electron structure of the photophore changed; thus, the fluorescence spectra red-shifted. This is a novel example of a covalent bond and hydrogen bonds combined organic framework (CHOF). This work not only demonstrates a synthesis strategy of the first novel structural organic framework through the synergetic effect of covalent bonds and hydrogen bonds but also provides a fluorescent sensing material for the detection of explosives 4-NP and TNP with high selectivity and sensitivity.
中文翻译：
共价键和氢键协同作用构建的多孔有机骨架用于爆炸物的选择性识别和检测
共价有机框架（COF）和氢键有机框架（HOF）已成为材料设计和功能探索的新颖平台。在这里，我们通过共价键和氢键的协同作用，报道了一种非常规结构的有机框架（命名为CHOF-1）与1,3,5-三（4-氨基苯基）苯（TAPB）和5-羟基间苯二甲醛（HP）的结合。 CHOF-1含有两种不同的孔隙，是一种具有高热稳定性的重叠AA堆积模型。它分别对乙醇中的 4-硝基苯酚 (4-NP) 和 2,4,6-三硝基苯酚 (TNP) 表现出选择性“关闭”和红移荧光响应，4-NP 的检测下限为 8.78 μM TNP 为 11.1 μM。在实际水样中4-NP和TNP的检测中具有满意的回收率。 4-NP引起的CHOF-1荧光猝灭归因于吸收竞争猝灭(ACQ)机制。在CHOF-1的结构中，TNP的羟基具有强酸性，可以与未反应的NH 2形成强氢键。然后，CHOF-1的晶体结构发生分解，发光体的电子结构发生变化；因此，荧光光谱红移。这是共价键和氢键结合的有机框架（CHOF）的一个新例子。该工作不仅展示了第一个通过共价键和氢键协同作用的新型结构有机框架的合成策略，而且为高选择性和高灵敏度检测爆炸物4-NP和TNP提供了荧光传感材料。
更新日期：2023-02-13
中文翻译：
共价键和氢键协同作用构建的多孔有机骨架用于爆炸物的选择性识别和检测
共价有机框架（COF）和氢键有机框架（HOF）已成为材料设计和功能探索的新颖平台。在这里，我们通过共价键和氢键的协同作用，报道了一种非常规结构的有机框架（命名为CHOF-1）与1,3,5-三（4-氨基苯基）苯（TAPB）和5-羟基间苯二甲醛（HP）的结合。 CHOF-1含有两种不同的孔隙，是一种具有高热稳定性的重叠AA堆积模型。它分别对乙醇中的 4-硝基苯酚 (4-NP) 和 2,4,6-三硝基苯酚 (TNP) 表现出选择性“关闭”和红移荧光响应，4-NP 的检测下限为 8.78 μM TNP 为 11.1 μM。在实际水样中4-NP和TNP的检测中具有满意的回收率。 4-NP引起的CHOF-1荧光猝灭归因于吸收竞争猝灭(ACQ)机制。在CHOF-1的结构中，TNP的羟基具有强酸性，可以与未反应的NH 2形成强氢键。然后，CHOF-1的晶体结构发生分解，发光体的电子结构发生变化；因此，荧光光谱红移。这是共价键和氢键结合的有机框架（CHOF）的一个新例子。该工作不仅展示了第一个通过共价键和氢键协同作用的新型结构有机框架的合成策略，而且为高选择性和高灵敏度检测爆炸物4-NP和TNP提供了荧光传感材料。
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