近日，我院何亚三教授课题组在探索纳米纤维共价有机框架合成及其形成机制中取得重要进展，相关研究成果 “Mechanistic Insights into the Formation of Nanofibrous Covalent Organic Frameworks (COFs) and their Promotion to the Catalysis of Hydrodechlorination”为题发表在国际知名期刊《Small》上。‌《Small》‌为Wiley出版社旗下专注于纳米微尺度科学的基础和应用跨学科研究的顶级期刊，2024年影响因子IF为13.0。该成果以我院为唯一单位，何亚三教授为通讯作者。该研究历经我院2019级硕士研究生林孝庚同学和2021级本科生陈丽同学带领的大创团队的接力探索，五年的持续打磨。

共价有机框架（COFs）是一类结晶性多孔材料，具有孔结构可预先设计、功能可调、孔隙率高等优点，是潜在高性能催化剂的优良载体。COFs的纳米级形貌深刻影响其实际应用性能。然而，目前仍缺乏对其形成机制的深入理解，难以指导其可控合成以获得目标纳米形貌。

为探究纳米纤维状COF的形成机制，本研究合成了一系列纤维状与非纤维状COFs，系统研究了COF形貌与化学组成、结构平面性以及DFT计算的层间堆积能之间的内在关联。研究发现：构筑单体的平面性并非形成纤维状COFs的决定性因素；胺单体中吸电子三嗪基团与醛单体中给电子─OH基团的共存，对抑制COF晶粒在x-y平面生长、促进z轴方向堆叠形成纳米纤维结构至关重要。通过调控单体官能团可改变横向反应活性与层间堆积能的竞争关系，从而实现COF形貌的可控调节。所制备的纳米纤维状COFs在加氢脱氯反应中展现出比非纤维状样品提高两倍的催化活性和更优的稳定性。本研究提出的新见解与形成机制，为从分子层面精准设计调控COFs的纳米形貌以适配特定应用开辟了新路径。

该研究得到了省科技厅引导项目（No. 2020N0016）和省自然科学基金面上项目（No. 2024J01811）的支持。

文章链接：（https://doi.org/10.1002/smll.202501113）

（文/图：陈丽）