Quasi‐Closed‐Loop Crystal–Amorphous Solid–Wet Gel Transformation in Copper MOFs for Exceptional Cycling Stability in Cascade Reactions

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作者
Jiaxuan Wu,Junting Hong,Zaikun Yan,Haidong Huang,Ziyuan Huang,Xihao Tang,Song-Liang Cai,Jun Fan,Wei‐Guang Zhang,Yuwei Zhang,Sheng‐Run Zheng
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:: e202514633-e202514633 被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.202514633
摘要

Quasi-closed-loop transformations between crystals, amorphous solids, and wet gels are rarely explored in metal-organic frameworks (MOFs). We report a stimuli-responsive Cu(I)-MOF (Cu-cMOF) constructed from relatively stable 1D Cu(I) secondary building units (s-SBUs) and unstable trigonal Cu(I) SBUs (us-SBUs). This unique architecture enables quasi-closed-loop crystal-amorphous solid-wet gel transformations through the following steps: i) The crystalline framework first undergoes oxidative amorphization via Cu(I)-to-Cu(II) conversion at us-SBUs, forming amorphous Cu-aMOF; ii) Cu-aMOF subsequently reorganizes into wet gel (Cu-MOG) in preheated DMAc via oxygen- and dimethylamine-assisted framework fragmentation and colloidal assembly; and iii) Cu-MOG transforms back to Cu-cMOF via a solvent-mediated phase transition. The relative structural persistence of the s-SBUs-in contrast to the labile us-SBUs-confers a degree of reversibility to the system. Remarkably, mutual regulation between reaction conditions and catalyst structure is achieved in the azidation-click cascade reaction. The azidation step drives the transformation of Cu-aMOF into Cu-cMOF, while the click reaction reverses this process. Each catalyst phase exhibits step-specific catalytic selectivity, forming a self-sustaining structural transformation cycle that maintains over 98% efficiency after at least 20 cycles. Additionally, used catalysts can be repurposed as Cu-MOGs for large-sized molecule adsorption. This work establishes a cooperative switchable system with adaptive multifunctionality.
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