近期，我院何亚三教授课题组在可控高结晶共价有机框架（COFs）生长与组装方面的研究取得新进展。相关成果发表在化学胶体表界面、化工分离领域权威期刊《Journal of Colloid and Interface Science》《Journal of Membrane Science》上。

溶剂热合成是制备多孔结晶性共价有机框架（COFs）最常用的方法，但其通常需要高温、无氧和较长的时间来实现最初生成的无定形聚合物转化成晶体的可逆过程，条件苛刻、流程繁琐。且目前报道的 COFs 合成策略对合成过程中 COF 晶粒的堆积组装调控研究及应用仍然有限。基于上述问题，我们团队提出了一种“孵化-驱动生长”两阶段结晶策略，实现常温下高结晶 COFs 的制备。第一阶段在单官能胺类抑制剂的调控下完成 COF 晶粒的缓慢成核与孵育生长；第二阶段借助饱和盐水的萃取逐步除去水溶性调制剂与溶剂，打破缩合反应平衡，驱动晶粒进一步生长组装。在常温常压下数小时内即可获得横向尺寸更大、层间堆叠更长、比表面积更高的高结晶性 COF 粉体。本策略普适性良好，同时也制备了 6 种 [3+3]、[3+2] 型高结晶度 COFs。得益于独特微观形貌，该类 COF 具备优异碘吸附性能，5 次循环后碘吸附效率仍保持> 92%，优于文献报道的相同 COFs。研究揭示，吸附位点数量与孔道长度比单纯的比表面积更具决定性，这也为调节 COFs 的内部结构和形貌以满足特定应用提供了概念和机理基础。该成果以“A two-stage strategy of "Incubation and Driven growth" for synthesizing covalent organic frameworks with enhanced lateral growth and layer stacking at ambient condition”为题发表在JCIS上。我院2023级研究生何绮为论文第一作者，林孝赓博士、何亚三教授为论文共同通讯作者，闽南师范大学为唯一通讯单位。

图1. "孵化-驱动生长"两阶段策略及其合成的COFs吸附碘的机理图

常温下制备高结晶度的 COF 膜仍存在挑战，尤其是 3D COFs 沿三个维度延伸的本性更使其易生成块体、难以成膜；苯胺抑制剂虽可实现温和条件下制备高结晶度的 COF 粉末，但其过量的存在会阻碍薄膜的生长组装。我们基于以上 JCIS 的研究基础上，提出了“驱动生长与组装”（DGA）的制备高结晶度 COF 膜的策略。该策略协同上述 COFs 合成机制、溶剂向下流动力、PEI 改性基底的氨基锚定作用，驱动 COF 晶粒组装成致密分离膜。该工作以同一驱动力耦合晶粒生长与成膜组装两个过程，将高结晶度致密膜的制备条件由高温无氧、数十小时压缩至常温、数小时，并在一定程度上突破了三维 COF 难以成膜的限制。策略普适性良好：5 种 2D/3D 骨架均适用，膜孔径可在 0.88–2.73 nm 区间调节，随孔径增大渗透率由 477 提升至 796 L m^-2·h^-1·MPa^-1，截留率仍保持 100%。100 h 长时间连续错流运行截留率保持稳定。该工作为高性能 COF 膜的常温可控制备提供了机制层面的指导。该成果以“Driving the ambient-condition growth of highly crystalline covalent organic framework (COF) membranes for efficient molecular separation”为题发表在JMS上。我院2023级研究生何绮为论文第一作者，何亚三教授为论文通讯作者，闽南师范大学为唯一通讯单位。

图2. DGA策略生成COF-300膜的机理图

近期，该课题组还开发了一种在温和条件下氨水调控合成 COFs 的策略。利用氨水易挥发除去，生成的亚胺键容易断裂的特点来加速亚胺交换过程，促进 COF 晶体的生长和组装，提升产率。基于该作用机制，建立了用于制备 COF 膜的两种方法：挥发驱动法与溶剂生长法。氨水调控下 COFs 的均匀生长与强组装特性保障了两种方法合成的 COF 膜都具备致密结构与优异的分子分离性能。该成果以“Ammonia modulated synthesis of covalent organic framework (COF) membranes for efficient dye separation”为题发表在JMS上。研究生方钖敏、黎银玉为论文第一作者，何亚三教授为论文通讯作者，闽南师范大学为唯一通讯单位。

图3. 氨水与苯胺生成的PhCH=NH和PhCH=NPh稳定性对比（含DFT水解能计算）

近年来，何亚三教授课题组提出“抑制调控-均相合成-驱动成膜”的温和条件下制备高结晶度 COF 膜的创新思路，并持续系统深耕研究，取得了一系列创新成果。在林孝赓、张踩、黎银玉、赖欣、何绮、方钖敏、陈丽和班文秘等研究生的接力探索下，常温合成出了迄今为止比表面积最高的 COF 膜，为高性能 COFs 和 COF 膜的常温可控制备提供机制层面的阐释与参考，推动了高质量 COFs 和 COF 膜的简便合成。相关成果相继在Chem. Mater、ACS AMI、Small、JMS、JCIS、SPT等领域TOP期刊上发表论文十余篇。

上述研究得到了福建省自然科学基金（2024J01811）与福建省科技厅项目（2020N0016）资助。

文章链接：JCIS：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.139691；

JMS：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2026.126169；

JMS：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2026.125535。

（图/文：何绮、方钖敏）