共价有机框架——新兴的有机多孔材料

doi:10.12461/PKU.DXHX202502128

大学化学 >> 2026, Vol. 41 >> Issue (4): 264-274.doi: 10.12461/PKU.DXHX202502128

共价有机框架——新兴的有机多孔材料

杨奔^1,2, 沈淑坤¹, 金普军¹, 罗雨佳¹, 胡鉴勇^1,2

1 陕西师范大学材料科学与工程学院, 陕西西安 710119;
2 陕西师范大学应用表面与胶体化学教育部重点实验室, 陕西西安 710119

收稿日期:2025-02-26 录用日期:2025-04-08 发布日期:2026-04-24
通讯作者: 杨奔, 胡鉴勇 E-mail:yangben@snnu.edu.cn;hujianyong@snnu.edu.cn Ben Yang, Jianyong Hu
基金资助:
国家自然科学基金(62374106,52303242)；陕西省重点研发计划(2024GX-YBXM-560)；陕西省科技创新团队(2022TD-35)；教育部产学合作协同育人项目(230907194294153)。

Covalent organic frameworks: emerging organic porous materials

Ben Yang^1,2, Shukun Shen¹, Pujun Jin¹, Yujia Luo¹, Jianyong Hu^1,2

1 School of Materials Science and Engineering, Shaanxi Normal University, Xi'an 710119, Shaanxi Province, China;
2 Key Laboratory of Applied Surface and Colloid Chemistry, Ministry of Education, Shaanxi Normal University, Xi'an 710119, Shaanxi Province, China

Received:2025-02-26 Accepted:2025-04-08 Published:2026-04-24
Contact: Ben Yang, Jianyong Hu E-mail:yangben@snnu.edu.cn;hujianyong@snnu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要： 共价有机框架(COFs)是一类由有机分子通过共价键连接形成的有机多孔结晶聚合物。COFs具有开放的孔道、可定制的功能和出色的稳定性等特点，在气体吸附、催化、能源存储和生物等领域极具前景。本文将简要介绍COFs的定义和分类、合成方法、发展历史及在新兴领域的应用。最后，本文对COFs材料未来发展所面临的机遇和挑战进行了展望。

关键词: 共价有机框架, 多孔材料, 结晶有机材料, 化学合成, 应用

Abstract: Covalent organic frameworks (COFs) represent a novel class of crystalline porous polymers formed through covalent bonding between organic building blocks. Characterized by well-defined pore structures, tunable functionalities, and remarkable stability, COFs demonstrate significant potential for applications in gas adsorption/separation, catalysis, energy storage, and biomedical fields. This review provides a concise overview of COFs, including their fundamental concepts, classification schemes, synthetic methodologies, historical development, and emerging applications. The article concludes with perspectives on both the opportunities and challenges in the future advancement of COF materials.

Key words: Covalent organic frameworks, Porous materials, Crystalline organic materials, Chemical synthesis, Applications

杨奔, 沈淑坤, 金普军, 罗雨佳, 胡鉴勇. 共价有机框架——新兴的有机多孔材料[J]. 大学化学, 2026, 41(4): 264-274.

Ben Yang, Shukun Shen, Pujun Jin, Yujia Luo, Jianyong Hu. Covalent organic frameworks: emerging organic porous materials[J]. University Chemistry, 2026, 41(4): 264-274.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.12461/PKU.DXHX202502128

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2026/V41/I4/264

参考文献

[1] K. Sun, O. J. Silveira, Y. Ma, Y. Hasegawa, M. Matsumoto, S. Kera, O. Krejčí, A. S. Foster, S. Kawai, Nat. Chem. 2023, 15, 136.
[2] M. Wang, S. Fu, P. Petkov, Y. Fu, Z. Zhang, Y. Liu, J. Ma, G. Chen, S. M. Gali, L. Gao, Nat. Mater. 2023, 22, 880.
[3] 于宝秋. 髙晶态多孔有机框架的设计合成及其性能研究[博士学位论文]. 北京: 北京科技大学, 2024.
[4] 姚理义. 面向能量储存与转化的新型共价有机框架的定向构筑[博士学位论文]. 长春: 吉林大学, 2024.
[5] A. P. Cote, A. I. Benin, N. W. Ockwig, M. OKeeffee, A. J. Matzger, O. M. Yaghi, Science 2005, 310, 1166.
[6] P. Ghosh, P. Banerjee, Chem. Commun. 2023, 59, 12527.
[7] E. Jin, M. Asada, Q. Xu, S. Dalapati, M. A. Addicoat, M. A. Brady, H. Xu, T. Nakamura, T. Heine, Q. Chen, Science 2017, 357, 673.
[8] K. Xu, Y. Zheng, J. Zhou, Y. Zhao, X. Pang, L. Cheng, H. Wang, X. Zhang, R. Zhang, Z. Jiang, Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2417383.
[9] H. Wang, J. Zhao, Y. Li, Y. Cao, Z. Zhu, M. Wang, R. Zhang, F. Pan, Z. Jiang, Nano-Micro Lett. 2022, 14, 216.
[10] 王琦, 吴雅静, 王军, 林晓. 物理化学学报, 2012, 28 (9), 2108.
[11] S. Xu, G. Wang, B. P. Biswal, M. Addicoat, S. Paasch, W. Sheng, X. Zhuang, E. Brunner, T. Heine, R. Berger, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 131, 859.
[12] X. Liu, Y. Jin, H. Wang, X. Yang, P. Zhang, K. Wang, J. Jiang, Adv. Mater. 2022, 34, 2203605.
[13] R. Shi, L. Liu, Y. Lu, C. Wang, Y. Li, L. Li, Z. Yan, J. Chen, Nat. Commun. 2020, 11, 16068.
[14] M. Wu, Z. Zhou, Interdiscip. Mater. 2023, 2, 231.
[15] 张任秀, 赵新, 张云飞. 大学化学, 2025, 40 (4), 174.
[16] F. Jin, E. Lin, T. Wang, S. Geng, T. Wang, W. Liu, F. Xiong, Z. Wang, Y. Chen, P. Cheng, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 5643.
[17] C. Hsueh, C. He, J. Zhang, X. Tan, H. Zhu, W. Cheong, A. Li, X. Chen, H. Duan, Y. Zhao, C. Chen, J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 33857.
[18] C. Shu, P. Xie, X. Yang, X. Yang, H. Gao, B. Tan, X. Wang, J. Mater. Chem. A 2024, 12, 25927.
[19] Y. Kim, J. Jeon, Y. Kim, H. Noh, J. Seo, J. Kim, G. Lee, J. Baek, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, 202307991.
[20] T. Sun, Z. Wang, Y. Wang, Q. Xu, K. Wang, J. Jiang, Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, 202422814.
[21] 宋肖锴, 罗世鹏, 张慧, 刘维桥, 徐庆, 史壮志. 大学化学, 2022, 37 (1), 2105001.
[22] N. Fu, Y. Liu, K. Kang, X. Tang, S. Zhang, Z. Yang, Y. Wang, P. Jin, Y. Niu, B. Yang, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202412334.
[23] L. Liu, D. Cui, S. Zhang, W. Xie, C. Yao, Y. Xu, Dalt. Trans. 2023, 52, 2762.
[24] L. Liu, D. Cui, S. Zhang, W. Xie, C. Yao, N. Xu, Y. Xu, Dalt. Trans. 2023, 52, 6138.
[25] K. Kang, X. Tang, J. Duan, B. Yang, J. Hu, Energy & Fuels 2024, 39, 921.
[26] Y. Xu, H. Xue, X. Li, X. Fan, P. Li, T. Zhang, K. Chang, T. Wang, J. He, Nano Res. Energy 2023, 2, 1.
[27] X. Li, K. Zhang, Z. Li, Y. Yan, Y. Yuan, L. Ma, K. Xie, K. Loh, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, 202217869.
[28] 王超宇, 赵璐, 王科伟, 白云峰, 冯锋. 应用化学, 2023, 40 (7), 976.
[29] L. Ge, C. Qiao, Y. Tang, X. Zhang, X. Jiang, Nano Lett. 2021, 21, 3218.

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[2]	羊福美, 白雨欣, 张珍, 罗佳, 苟永宸, 彭明丽, 贾广, 樊海明. 一颗医学“新星”MPI的崛起之路[J]. 大学化学, 2026, 41(4): 289 -296 .
[3]	吴小中, 邢令宝, 黄昊飞, 禚淑萍, 杜登学, 张树永. 山东省高校应用化学专业建设情况调研和改进建议[J]. 大学化学, 2026, 41(4): 173 -179 .
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[6]	陶呈安, 黄坚, 李玉姣. 大学化学实验教学人工智能的应用探讨[J]. 大学化学, 2025, 40(9): 5 -10 .
[7]	宝金荣, 张景林, 李文先, 朱晓伟. 苯甲酸稀土配合物的制备及性能表征——基于应用化学专业人才培养的综合化学实验案例分析[J]. 大学化学, 2025, 40(8): 218 -224 .
[8]	王瑞虎, 卢爱党. 新型铬(VI)检测试纸的制备及应用——介绍一个应用化学综合实验[J]. 大学化学, 2025, 40(8): 284 -290 .
[9]	龚良玉, 牛永盛, 王修中, 鲁莉华, 徐鲁斌, 李帅帅, 王杰. “农科教”融合培养“农化”背景丰富的化学类复合应用型人才路径探索与实践[J]. 大学化学, 2025, 40(8): 330 -337 .
[10]	胡文远, 霍冀川, 钟国清, 刘彬瑶, 蒋琪英, 邓秋林, 杨定明, 张廷红, 李鸿波, 朱平平. 地方高校应用化学专业创新型人才培养实验课程体系构建与探索[J]. 大学化学, 2025, 40(7): 55 -61 .
[11]	吴楠, 张航, 魏灵灵, 顾泉, 郑浩铨, 张伟强, 曹睿. 氰化物——毒物还是瑰宝？[J]. 大学化学, 2025, 40(7): 177 -188 .
[12]	刘英, 季甲, 侯银玲, 郭丽兰, 吕璇. 硒游记[J]. 大学化学, 2025, 40(7): 218 -224 .
[13]	夏其英, 王爱香, 马登学, 刘国魁, 李云志, 冷霞, 韦瑶瑶, 周广丽. 科技赋能，产教融合，高素质应用型化学人才培养12345实验教学体系创新与实践[J]. 大学化学, 2025, 40(7): 18 -25 .
[14]	王卉, 张译文, 刘冬. “三全育人”理念下培养应用型创新人才——以“赛教结合”模式为例的探索与实践[J]. 大学化学, 2025, 40(6): 37 -42 .
[15]	徐岳帅, 刘卫, 陈旭东, 郑治坤. 水相中制备共价有机框架单晶的实验教学设计[J]. 大学化学, 2025, 40(6): 256 -265 .