Covalent organic frameworks (COFs) are crystalline porous solids with well-defined two- or three-dimensional molecular structures. Although the structural regularity provides this new type of porous material with high potentials in catalysis, no example has been presented so far. Herein, we report the first application of a new COF material, COF-LZU1, for highly efficient catalysis. The easily prepared imine-linked COF-LZU1 possesses a two-dimensional eclipsed layered-sheet structure, making its incorporation with metal ions feasible. Via a simple post-treatment, a Pd(II)-containing COF, Pd/COF-LZU1, was accordingly synthesized, which showed excellent catalytic activity in catalyzing the Suzuki-Miyaura coupling reaction. The superior utility of Pd/COF-LZU1 in catalysis was elucidated by the broad scope of the reactants and the excellent yields (96-98%) of the reaction products, together with the high stability and easy recyclability of the catalyst. We expect that our approach will further boost research on designing and employing functional COF materials for catalysis.

Heavy metal ions are highly toxic and widely spread as environmental pollutants. New strategies are being developed to simultaneously detect and remove these toxic ions. Herein, we take the intrinsic advantage of covalent organic frameworks (COFs) and develop fluorescent COFs for sensing applications. As a proof-of-concept, a thioether-functionalized COF material, COF-LZU8, was "bottom-up" integrated with multifunctionality for the selective detection and facile removal of mercury(II): the π-conjugated framework as the signal transducer, the evenly and densely distributed thioether groups as the Hg2+ receptor, the regular pores facilitating the real-time detection and mass transfer, together with the robust COF structure for recycle use. The excellent sensing performance of COF-LZU8 was achieved in terms of high sensitivity, excellent selectivity, easy visibility, and real-time response. Meanwhile, the efficient removal of Hg2+ from water and the recycling of COF-LZU8 offers the possibility for practical applications. In addition, X-ray photoelectron spectroscopy and solid-state NMR investigations verified the strong and selective interaction between Hg2+ and the thioether groups of COF-LZU8. This research not only demonstrates the utilization of fluorescent COFs for both sensing and removal of metal ions but also highlights the facile construction of functionalized COFs for environmental applications.

Covalent organic frameworks writ large Covalent organic framework (COF) materials have been difficult to characterize structurally and to exploit because they tend to form powders or amorphous materials. Ma et al. studied a variety of three-dimensional COFs based on imine linkages (see the Perspective by Navarro). They found that the addition of aniline inhibited nucleation and allowed the growth of crystals large enough for single-crystal x-ray diffraction studies. Evans et al. describe a two-step process in which nanoscale seeds of boronate ester–linked two-dimensional COFs can be grown into micrometer-scale single crystals by using a solvent that suppresses the nucleation of additional nanoparticles. Transient absorption spectroscopy revealed superior charge transport in these crystallites compared with that observed in conventional powders. Science , this issue p. 48 , p. 52 ; see also p. 35

The structural uniqueness of covalent organic frameworks (COFs) has brought these new materials great potential for advanced applications. One of the key aspects yet to be developed is how to improve the robustness of covalently linked reticular frameworks. In order to make the best use of π-conjugated structures, we develop herein a "killing two birds with one stone" strategy and construct a series of ultrastable benzoxazole-based COFs (denoted as LZU-190, LZU-191, and LZU-192) as metal-free photocatalysts. Benefiting from the formation of benzoxazole rings through reversible/irreversible cascade reactions, the synthesized COFs exhibit permanent stability in the presence of strong acid (9 M HCl), strong base (9 M NaOH), and sunlight. Meanwhile, reticulation of the benzoxazole moiety into the π-conjugated COF frameworks decreases the optical band gap and therefore increases the capability for visible-light absorption. As a result, the excellent photoactivity and unprecedented recyclability of LZU-190 (for at least 20 catalytic runs, each with a product yield of 99%) have been illustrated in the visible-light-driven oxidative hydroxylation of arylboronic acids to phenols. This contribution represents the first report on the photocatalytic application of benzoxazole-based structures, which not only sheds new light on the exploration of robust organophotocatalysts from small molecules to extended frameworks but also offers in-depth understanding of the structure-activity relationship toward practical applications of COF materials.

A series of microporous polymers has been obtained via a low-cost versatile strategy, which involves "knitting" rigid aromatic building blocks, such as benzene, biphenyl, 1,3,5-triphenylbenzene, methylbenzene, chlorobenzene, and phenol using an external cross-linker. These materials are predominantly microporous and exhibit high surface areas. Moreover, different building blocks can generate materials with different pore structures, functional groups and application properties, which are significant for materials design.

In this work we present the rapid synthesis of nanocrystals of a fluorescent microporous metal-organic framework using an ultrasonic method, and their utility for selective sensing of organoamines.

Advanced MaterialsVolume 24, Issue 42 p. 5703-5707 Communication Hypercrosslinked Aromatic Heterocyclic Microporous Polymers: A New Class of Highly Selective CO2 Capturing Materials Yali Luo, Yali Luo Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorBuyi Li, Buyi Li Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorWei Wang, Wei Wang State Key Laboratory of Applied Organic Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou 730000, P.R. ChinaSearch for more papers by this authorKangbing Wu, Kangbing Wu Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorBien Tan, Corresponding Author Bien Tan bien.tan@mail.hust.edu.cn. Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. ChinaHubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. China.Search for more papers by this author Yali Luo, Yali Luo Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorBuyi Li, Buyi Li Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorWei Wang, Wei Wang State Key Laboratory of Applied Organic Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Lanzhou University, Lanzhou 730000, P.R. ChinaSearch for more papers by this authorKangbing Wu, Kangbing Wu Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. ChinaSearch for more papers by this authorBien Tan, Corresponding Author Bien Tan bien.tan@mail.hust.edu.cn. Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. ChinaHubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure, Key Laboratory for Large-Format Battery, Materials and System, Ministry of Education, School of Chemistry and Chemical Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, P. R. China.Search for more papers by this author First published: 25 September 2012 https://doi.org/10.1002/adma.201202447Citations: 386Read the full textAboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinked InRedditWechat Abstract Aromatic heterocyclic microporous polymers with high surface areas are obtained by directly crosslinking of the heterocyclic monomers under mild conditions. Owing to the narrow pore system and the heteroatom-rich pore surface, these networks exhibit high CO2 adsorption capacity and selectivity. At 273 K, the CO2/N2 selectivity of Py-1 is about 117, which is among the highest the reported microporous materials. Citing Literature Supporting Information Detailed facts of importance to specialist readers are published as ”Supporting Information”. Such documents are peer-reviewed, but not copy-edited or typeset. They are made available as submitted by the authors. Filename Description adma_201202447_sm_suppl.pdf4.3 MB suppl Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article. Volume24, Issue42November 8, 2012Pages 5703-5707 RelatedInformation

Surface covalent organic frameworks (SCOFs), featured by atomic thick sheet with covalently bonded organic building units, are promised to possess unique properties associated with reduced dimensionality, well-defined in-plane structure, and tunable functionality. Although a great deal of effort has been made to obtain SCOFs with different linkages and building blocks via both "top-down" exfoliation and "bottom-up" surface synthesis approaches, the obtained SCOFs generally suffer a low crystallinity, which impedes the understanding of intrinsic properties of the materials. Herein, we demonstrate a self-limiting solid–vapor interface reaction strategy to fabricate highly ordered SCOFs. The coupling reaction is tailored to take place at the solid–vapor interface by introducing one precursor via vaporization to the surface preloaded with the other precursor. Following this strategy, highly ordered honeycomb SCOFs with imine linkage are obtained. The controlled formation of SCOFs in our study shows the possibility of a rational design and synthesis of SCOFs with desired functionality.

A three-dimensional (3-D) metal–organic framework (MOF) with 3-D channels, i.e. Cu3(BTC)2 (HKUST-1, BTC = benzene-1,3,5-tricarboxylate), was synthesized by using ultrasonic method for the first time. The reaction of cupric acetate and H3BTC in a mixed solution of DMF/EtOH/H2O (3:1:2, v/v) under ultrasonic irradiation at ambient temperature and atmospheric pressure for short reaction times (5–60min) gave Cu3(BTC)2 in high yields (62.6–85.1%). These Cu3(BTC)2 nano-crystals have dimensions of a size range of 10–200 nm, which are much smaller than those synthesized using conventional solvothermal method. There were no significant differences in physicochemical properties, e.g. BET surface area, pore volume, and hydrogen storage capacity, between Cu3(BTC)2 nano-crystals prepared using ultrasonic method and the microcrystals obtained by using improved solvothermal method. Compared with traditional synthetic techniques, such as solvent diffusion technique, hydrothermal and solvothermal methods, ultrasonic method for the construction of porous MOFs was found to be highly efficient and environmentally friendly.

A new hierarchy: A supramolecular template strategy is used to synthesize hierarchical micro- and mesoporous metal–organic frameworks. The mesopore walls are constructed from a microporous framework (see picture). The porosity can be tuned by using different templates at various molar ratios. Detailed facts of importance to specialist readers are published as ”Supporting Information”. Such documents are peer-reviewed, but not copy-edited or typeset. They are made available as submitted by the authors. Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.