新加坡国立大学江东林等JACS：酮类单体构筑COF的合成、结构与光电性能新进展

本研究首次探索了使用酮类单体（而非传统的醛类单体）与酰肼单体在溶剂热条件下缩合，成功合成了两种新型的酰腙键连接的共价有机框架（COFs），分别具有介孔（AcHz-TKB-DETH-COF）和微孔（AcHz-TKPB-BTH-COF）结构。

主要研究内容与发现：

1、合成与结构优化：

系统筛选了溶剂、催化剂、温度和时间等反应条件，获得了高结晶度、高孔隙率的酰腙COFs。

通过FTIR、固态NMR、PXRD和HRTEM等手段确认了化学结构与晶体结构，表明其采用AA堆积方式，形成有序的二维骨架和一维孔道。

2、稳定性：

热稳定性高（可达350–360 °C）。

在多种有机溶剂、沸水、强酸（pH=1）和强碱（pH=13）中保持结构和结晶性，显示出优异的化学稳定性。

3、孔隙与水吸附性能：

酰腙键增强了孔道的限域效应，提高了水吸附能力和吸附热。

与传统的腙键COFs相比，酰腙COFs表现出更高的水吸附容量和更高效的孔道填充能力（最高达148%）。

甲基基团的引入增强了疏水性和孔道极化调控，促进了水分子成核和毛细冷凝。

4、光电性能：

酰腙键促进了π电子共轭扩展，缩小了带隙（最低达2.57 eV），增强了光吸收和光致发光性能。

在固态和分散液中均表现出可调的光发射，部分COFs表现出红移或蓝移，取决于骨架结构。

酰腙COFs的荧光量子产率和光电流响应显著高于相应的腙COFs，表明其更优的电荷分离和传输能力。

5、应用前景：

酰腙键为COFs的结构设计和功能调控提供了新的平台，尤其在水吸附、光电导、荧光发射等方面展现出独特优势。

研究指出，未来可利用多样化的酮和酰肼单体，进一步拓展酰腙COFs在催化、传感、能源等领域的应用。

这项研究不仅拓展了COFs的连接化学，还首次系统揭示了酰腙键在结构形成、π电子特性和孔道功能中的关键作用，为设计新型功能化COFs提供了新思路。

DOI：https://doi.org/10.1021/jacs.6c02433