共价有机框架

共价有机框架（COFs）是一类通过有机前体之间的反应形成二维或三维结构的材料，产生强大的共价键，从而得到多孔、稳定和结晶的材料。随着研究人员对合成控制和前体选择的优化，COFs作为一个领域从有机材料的总体领域出现。这些对配位化学的改进使非多孔和无定形的有机材料，如有机聚合物，发展成为具有刚性结构的多孔、结晶材料，在各种溶剂和条件下赋予材料特殊的稳定性。通过网状化学的发展，实现了精确的合成控制，产生了有序的纳米多孔结构，具有高度优先的结构方向和性能，可以协同增强和放大。通过明智地选择COF二级构建单元（SBU）或前体，最终的结构可以预先确定，并以特殊的控制方式进行修改，从而能够对出现的特性进行微调。这种控制水平促进了COF材料的设计、合成和在各种应用中的使用，许多时候，其尺度甚至超过了目前最先进的方法。

在密歇根大学时，OmarM.Yaghi（目前在UCBerkeley）和AdrienPCote在2005年发表了xxx篇关于COF的论文，报告了一系列的二维COF。他们报告了通过苯基二硼酸（C6H4[B(OH)2]2）和六羟基三苯（C18H6(OH)6）的缩合反应设计并成功合成了COFs。对经验公式为(C3H2BO)6-(C9H12)1(COF-1)和C9H4BO2(COF-5)的高结晶产品的粉末X射线衍射研究表明，二维膨胀多孔石墨层具有交错构象(COF-1)或黯淡的构象(COF-5)。它们的晶体结构完全由B、C和O原子之间的强键保持，形成刚性的多孔结构，孔径从7到27埃不等。COF-1和COF-5表现出高热稳定性（温度高达500至600摄氏度）、xxx的孔隙率和高表面积（每克分别为711和1590平方米）。三维COF的合成一直被长期的实践和概念挑战所阻碍，直到2007年由OmarM.Yaghi及其同事首次实现。与可溶解的0D和1D系统不同，二维和三维结构的不溶解性排除了使用逐步合成的方法，使其以晶体形式分离非常困难。然而，通过明智地选择构件和使用可逆的缩合反应来结晶COFs，这xxx个挑战被克服了。

多孔晶体固体由二级构建单元（SBU）组成，它们组合起来形成一个周期性的多孔框架。通过各种SBU的组合，几乎可以形成无限多的框架，从而在分离、储存和异质催化等方面应用独特的材料特性。多孔晶体固体的类型包括沸石、金属-有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）。沸石是微孔的铝硅酸盐矿物，通常作为商业吸附剂使用。MOFs是一类多孔聚合材料，由有机桥接配体连接的金属离子组成，是分子配位化学和材料科学界面上的一个新发展。COFs是另一类多孔聚合材料，由多孔、结晶、共价键组成，通常具有刚性结构、特殊的热稳定性（温度高达600℃），在水中稳定且密度低。它们表现出xxx的多孔性，其比表面积超过了那些著名的沸石和多孔硅酸盐。

术语"二级建筑单元"已被用于描述概念性的片段，可将其比作用于建造沸石房屋的砖块；在本网页的背景下，它指的是由延伸点定义的单元的几何形状。

网状合成法使框架材料能够自下而上地合成，以引入化学成分的精确扰动，导致框架特性的高度可控性。通过自下而上的方法，材料是由原子或分子成分合成的，而不是自上而下的方法，后者通过剥离、光刻或其他各种合成后修饰的方法从大块材料中形成。自下而上的方法对诸如COFs这样的材料特别有利，因为合成方法被设计成直接产生一个扩展的、高度交联的框架，而这个框架是由一个个小分子组成的。