yy.vip易游-单晶一维共价有机框架

　　YYVIP易游·(中国有限公司)官方网站-过程所团队近日在单晶一维共价有机框架（1D COFs）领域取得重大突破。该研究建立了一套通用型COFs结晶优化策略，通过系统调控溶剂、调节剂、反应温度与时间，获得6例新型一维多孔COFs，并借助三维旋转电子衍射技术实现了最高0.90 分辨率的精准结构解析。相关成果以“Single-Crystal One-Dimensional Porous Covalent Organic Frameworks”为题，于2026年3月10日在线发表于过程工程研究所陈瑶教授团队合作完成。南开大学化学学院王同海博士生、郝立钦博士生为论文共同第一作者。

　　过去二十年间，共价有机框架（COFs）作为一类新兴晶态多孔材料，凭借共价键连接的稳定骨架与可精准调控的孔道结构，在吸附分离、传感检测、催化反应、生物医学等领域展现出巨大应用潜力。依据结构维度，COFs可划分为一维、二维与三维体系。其中，二维与三维COFs在单晶制备及结构解析方面已取得长足进展，而一维COFs的单晶制备与结构解析尚未报道。这可以归因于一维COFs的独特性质：其一，一维COFs链间相互作用显著弱于二维、三维COFs，各向异性生长动力学与长程有序性不足，使得高质量单晶难以获得；其二，受限于缺乏高质量单晶样品，一维COFs的结构长期停留在计算机模拟阶段，无法精准揭示链间作用、层间堆积模式、层间距等关键结构信息，严重阻碍了结构性能关联机制的深入阐释与材料的定向设计。因此，发展普适性的一维COFs单晶合成与调控策略，并实现原子级精准结构解析，已成为该领域亟待攻克的挑战。

　　研究人员通过设计60 V型双齿连接体与120 X型四齿节点两类定制化单体，建立了通用的一维COFs结晶优化方案，系统调控溶剂、调节剂、反应温度与时间，并通过[4+2]组装策略定向合成出6种新型一维多孔COFs（NKCOF-82-87）。借助三维旋转电子衍射技术，团队在97 K低温条件下实现了最高0.90 分辨率的结构解析，直接确定了所有非氢原子坐标。结合粉末X射线衍射、红外光谱、热重分析等多种表征手段，证实所制备材料具有优异的热稳定性与典型微孔特征。

　　图2：NKCOF-82的合成与表征。a) NKCOFs的合成路线；b) NKCOFs的氮气吸附-脱附等温线的晶体结构。

　　图3：通过确定溶剂体系、调控苯胺用量、优化反应温度与反应时间，成功制备出最优晶型的单晶样品。

　　该研究精准揭示了不同官能团修饰的一维COFs的链间相互作用、堆积模式等关键结构细节：首次发现无甲基取代的COFs呈现AA堆积，引入甲基后，空间位阻效应破坏原有层间堆积，使其转变为AB堆积；同时阐明了官能团对层间距、层间滑移、链间距离的调控规律例如强吸电子基团可增大层间滑移，羟基形成的氢键作用则能有效缩短链间间距。

　　此外，该研究以NKCOF-82为代表，通过硼氢化钠还原策略将亚胺键转化为胺键，成功实现一维COFs的晶体-晶体转化。还原后所得的NKCOF-82-Amine不仅保留结晶度与多孔特性，化学稳定性更显著提升，可在强酸环境下维持晶体结构稳定。值得注意的是，该还原后的NKCOF-82-Amine在433 K时的质子传导性能达1.96×10-2S cm-1，较NKCOF-82提升4倍以上。该后修饰策略对其他AA堆积型一维COFs同样适用，进一步验证了其普适性。

　　该研究成果兼具重要学术价值与广阔应用前景（如质子传导、固定化酶），不仅成功填补了一维COFs单晶合成与原子级结构解析的领域空白，完善了COFs材料的结构理论体系，更为一维多孔材料的定向设计、功能精准调控及性能优化提供了全新的研究思路与技术支撑。（来源：科学网）