具有复杂拓扑和高度有序结构的超分子聚合物，特别是通过超分子工程策略将结构单元以非共价键方式连接在一起的二维超分子聚合物（2DSP），凭借着其大的比表面积和周期性长程有序结构所带来的优异光电特性，在催化、吸附分离、以及半导体器件等方面表现出巨大的应用潜力。目前，通过两种不同类型非共价作用之间的正交识别方式可以构筑出不同结构的2DSP（例如，主客体作用/金属配位作用，金属配位/氢键作用，氢键/芳环堆积作用等）。然而，相同类型的非共价作用，特别是当相同类型的芳环堆积作用同时存在于同一体系时，其往往很难发生正交识别而产生相互干扰，导致形成无规聚集体而非2D有序结构，因此严重限制了该类聚合物的应用范围。

     近日，课题组在前期可控阳离子–π化学构筑超分子聚合物和超分子共组装研究的基础上，提出了一种芳环选择性识别策略，克服了同属于芳环堆积作用的阳离子–π和供体–受体作用之间的相互干扰问题，构筑了结构规整有序的2DSP，并探索了其在光催化析氢领域的应用。在该工作中，作者设计了一类C4对称的阳离子单体D1–D4。以D1为例，其由一个刚性的9,10-二乙基蒽（An）核和四个阳离子苯基咪唑（PI）臂组成。当D1与1,2,4,5-四氰苯（TCNB）共组装时，通过对非共价作用力方向和大小的精细调控，避免了PI-dimer、An/TCNB、An/PI和PI/TCNB四种结合方式的共存，只选择性地发生基于阳离子–π和供体–受体作用的PI-dimer和An/TCNB两种特异性结合，从而得到有序的2DSP。最后，作者将所构筑的2DSP应用于光催化析氢领域。结果表明，2DSP的光催化析氢速率相比于D1自组装体提高了4.6倍。该工作不仅为π-共轭体系实现芳环选择性识别开辟了新途径，而且为具有复杂拓扑结构的超分子聚合物的可控合成与功能材料的制备发展了新方法。

该研究成果近期发表于《Angewandte Chemie International Edition》(2023, 62, e202302274)。

(论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202302274）

课题组高昭副教授为论文的第一作者，田威教授为论文的通讯作者。