近日，微纳材料界面科学湖南省重点实验室喻桂朋-唐俊涛团队，与科罗拉多大学博尔德分校张伟教授合作在国际顶级期刊Journal of the American Chemical Society (DOI:10.1021/jacs.3c10053)发表题目为“Aqueous Sol-Gel Synthesis and Shaping of Covalent Organic Frameworks”（共价有机框架水相溶胶-凝胶合成及成型加工）的研究论文。微纳材料界面科学湖南省重点实验室与英国正版365官方网站为第一完成单位，喻桂朋教授、唐俊涛副教授和科罗拉多大学博尔德分校张伟教授为共同通讯作者，博士生胡帆为第一作者，胡泽友硕士和潘春跃教授做出了重要贡献。

图1  共价有机框架水相溶胶-凝胶的合成及成型加工

共价有机框架(COFs)作为一类新型功能聚合物，具有结构多样性和大比表面积，在分离、催化、传感和光电子器件等领展现出广阔应用前景。目前，大多数COFs的合成是采用有机溶剂热法、离子热法或机械化学法。但这些方法过程繁琐复杂、条件苛刻，严格限制着这类材料的进一步发展和实际应用。因此，探索和开发绿色简便、高效通用的制备方法迫在眉睫。水作为一种易得、廉价、无毒且难燃的溶剂，但关于COFs水相合成的报道很少。在水中合成COFs仍有许多关键科学和技术问题有待解决，如底物难溶解限制了聚合程度、水使化学平衡偏移易形成副产物、前驱体和低聚物早期析出。

为此，受口服低水溶性药物“前药设计”方法启发，该团队引入极性基团来改善醛类化合物水溶性，通过溶胶-凝胶策略，实现水相合成条件下COF胶粒及COF凝胶的可控制备。结合TR-DLS、SEM等表征手段，研究COF材料的溶胶-凝胶过程并展开深入的机理分析。溶胶-凝胶工艺流程的优化，进一步调控了COF胶体粒子间的交联聚合程度，实现了宏观尺寸COF材料绿色可持续加工（图1）。成功制备出1D纤维、2D膜和3D水凝胶或气凝胶，为该类材料的绿色可持续制备提供了新思路和新方案。

该项工作获得了中组部国家级青年人才项目，国家自然科学基金项目（51873232和52103275），湖南省杰出青年基金和湖南省重点研发计划等基金和项目以及中南大学高等研究中心的大力支持。团队一直致力于功能高性能聚合物材料及其工业化应用的研究，聚焦多孔材料和多孔膜结构与表面调控，已相继取得了系列创新成果，近年在J. Am. Chem. Soc.、 Angew Chem Int Ed.、ACS Cat.、Chem. Sci.等材料化学领域国际顶级期刊上发表多篇高水平论文。

文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c10053

喻桂朋教授主页：https://faculty.csu.edu.cn/yuguipeng/zh_CN/index.htm

唐俊涛副教授主页：https://faculty.csu.edu.cn/tangjuntao/zh_CN/index.htm