COFs是一類多孔晶體材料，由含有輕量級(jí)原子的單體組成，如碳(C)、氮(N)、硼(B)和氧(O)，通過(guò)共價(jià)鍵連接。單體之間的縮合反應(yīng)已被用于組裝硼酸鹽、亞胺、肼、三嗪和芐基丁腈鍵。COFs的孔隙度是由于其單體的二維或三維幾何形狀。孔隙度結(jié)合它們穩(wěn)定的共價(jià)鍵使COFs成為離子傳導(dǎo)的理想材料。此外，共價(jià)有機(jī)框架結(jié)構(gòu)的多樣性及其優(yōu)越的電化學(xué)穩(wěn)定性使COFs成為用于一系列工程應(yīng)用程序的平臺(tái)。這得益于共價(jià)有機(jī)框架骨干網(wǎng)的功能可化性，它可以為能源設(shè)備提供COFs平臺(tái)。
一種獨(dú)特類型的COFs是離子COFs(iCOFs)，是包含一個(gè)承載離子基團(tuán)的重復(fù)單元的COFs。在某種意義上，iCOFs類似于聚電解質(zhì)，因?yàn)槠渚酆衔锕羌苌系暮艽笠徊糠只鶊F(tuán)是離子的或可電離的。然而，iCOFs不同于聚電解質(zhì)，iCOFs是結(jié)晶的，表現(xiàn)出微到中孔隙。iCOFs由含有離子基團(tuán)的單體組裝，或由預(yù)組裝的中性COFs后功能化，根據(jù)其離子基團(tuán)的性質(zhì)取決于陰離子或陽(yáng)離子性質(zhì)。

COFs含有形成通道的孔，其他物種可以通過(guò)這些通道傳輸。因此，通過(guò)將COFs與填充材料，如聚丙烯腈、聚磺酰胺、金屬-有機(jī)聚面體、或單壁碳納米相結(jié)合，形成了基于COFs的復(fù)合材料管（碳納米管）。此外，通過(guò)將COFs與聚（3,4-乙基二氧噻吩）或石墨烯/CNTs結(jié)合，形成了具有增強(qiáng)電子電導(dǎo)率的共價(jià)有機(jī)框架復(fù)合材料。同樣，通過(guò)將COFs與離子導(dǎo)電單體/聚合物，如聚（2、6-二甲基-1、4-苯氧化物）和N，N，N′，N′-tetramethyl-1,6-hexanediamine結(jié)合，得到了具有離子電導(dǎo)率提高的共價(jià)有機(jī)框架復(fù)合材料四甲基-1、6-己二胺、聚偏二氟乙烯、對(duì)甲苯磺酸、磷酸、和Nafion。在這些材料中，陰離子官能團(tuán)作為陽(yáng)離子物種的跳躍位點(diǎn)，而陽(yáng)離子官能團(tuán)作為陰離子物種的跳躍位點(diǎn)。

以上所有示例都包括與離子或離子電離填充材料混合的中性COFs。然而，我們注意到包含具有永久帶電主干的COFs的iCOFs的潛力更大。例如，在共價(jià)有機(jī)框架孔隙內(nèi)壁安裝的帶電基團(tuán)的iCOFs是極端電化學(xué)條件下能量器件中電荷傳輸?shù)睦硐脒x擇。此外，iCOFs的開放孔隙結(jié)構(gòu)為包含各種有機(jī)或無(wú)機(jī)填料提供了大量的可能性，以提供具有增強(qiáng)性能的材料。

第一批iCOFs于2015年通過(guò)聚醇與三甲基硼酸酯縮聚形成螺旋硼連接的iCOFs合成。合成的含有二甲基銨離子的螺旋硼酸陰離子COFs用Li+溶液處理，安裝Li+反離子。這些iCOFs在室溫下的Li+電導(dǎo)率為3.05×10?5Scm?1，平均Li+轉(zhuǎn)移數(shù)(tLi+)值為0.8±0.02，使它們適合用于能量設(shè)備。隨后的研究報(bào)道了各種陰離子COFs，如磺酸鹽、硅酸鹽和咪唑酸鹽COFs，以及各種陽(yáng)離子COFs，通常由通過(guò)胺和醛之間的酸催化縮合反應(yīng)合成的iCOF骨架組成。

近年來(lái)，關(guān)于iCOFs的出版物數(shù)量迅速增加，從2015年到2021年8月，有219項(xiàng)研究在同行評(píng)議的期刊上發(fā)表。其中64篇發(fā)表于2020年，2015-2018年平均每年發(fā)表12.5項(xiàng)研究。由于關(guān)于COFs的出版物數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，我們預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年，關(guān)于iCOFs的出版物數(shù)量也會(huì)有類似的增加。我們注意到由Peng等人合成的磺化二維COFs。在2015年，只研究了其生物催化能力，但由于這些物種也有可能傳導(dǎo)離子，我們認(rèn)為它們是iCOFs。大多數(shù)用于電化學(xué)能器件的iCOFs分別用于進(jìn)行Li+（77篇出版物）和H+（76篇出版物），8和5篇其他出版物分別研究了氫氧化物和Zn2+的傳導(dǎo)。

一些iCOFs已經(jīng)被探索用于其他領(lǐng)域的應(yīng)用。最值得注意的是，這涉及到在環(huán)境應(yīng)用中使用，如吸附廢染料和有毒離子，以及在傳感應(yīng)用中，如檢測(cè)氟化物和l-抗壞血酸。這說(shuō)明了iCOFs和聚電解質(zhì)之間的類比，就像后者一樣，iCOFs已經(jīng)被用于各種領(lǐng)域的應(yīng)用。

盡管上述219項(xiàng)iCOF的研究大多集中在iCOFs的電化學(xué)能器件的應(yīng)用上，但在這一領(lǐng)域仍有很多研究有待探索。然而，iCOFs的tLi+和離子電導(dǎo)率優(yōu)于聚合物和MOF基電解質(zhì)和液體電解質(zhì)，表明iCOFs將有大量的應(yīng)用能源設(shè)備中。

我們進(jìn)一步提供了著名的和被高度引用的iCOFs出版物的詳細(xì)傳導(dǎo)特性。對(duì)于鋰離子傳導(dǎo)，陰離子COFs表現(xiàn)出高離子電導(dǎo)率和Li+轉(zhuǎn)移數(shù)，平均值為σ=1.61×10?3±0.003Scm?1(n=12)和tLi+=0.78±0.021(n=11)與中性COFs(σ=4.58×10?5±0.0.0001Scm?1(n=7)和tLi+=0.35±0.12(n=3)進(jìn)行比較。陰離子COFs的轉(zhuǎn)移量越高，說(shuō)明鋰離子在離子傳導(dǎo)行為中占主導(dǎo)地位。離子電導(dǎo)率最高的是咪唑化的CF3-Li-ImCOF(σ=7.20×10?3Scm?1)。我們?cè)谫|(zhì)子導(dǎo)電的COFs中也發(fā)現(xiàn)了同樣的趨勢(shì)。陰離子COFs的平均離子電導(dǎo)率為1.41×10?1±0.17Scm?1(n=4，是中性COFs的大3倍(σ=4.05×10?2Scm?1(n=6)在相似的溫度和相對(duì)濕度下。此外，在陰離子傳導(dǎo)方面，陽(yáng)離子COFs的離子傳導(dǎo)性能優(yōu)于中性COFs(σ=2.11×10?1的季銨鹽功能化COF-QA-2和1.68×10?1Scm?1的多離子液體摻雜QA@COF-LZU1/PPO)。

本信息源自互聯(lián)網(wǎng)僅供學(xué)術(shù)交流 ，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們立即刪除。

北科納米可以提供以下COFs 材料