文 献 综 述

1.多孔材料的分类和发展

纵观古今中外，各类材料的发展是推动人类的历史发展的重要因素。从上个世纪七十年代起，材料、信息和能源成为享誉当代文明的三大支柱。而在材料科学领域中，具有大的比表面积，可调控的孔道大小及可修饰活性中心的多孔材料在催化反应，气体储存与分离，光电材料和精细化工等领域有着至关重要的作用。从科学家们最早发现的沸石，现如今多孔材料不断地扩大与发展，其主要可分为以下几类：（1）金属有机骨架多孔化合物(MOFs )：金属离子和有机配体通过分子自组装合成骨架；（2）非结晶性的多孔有机聚合物（POPs )；（3）具有结晶性的共价有机骨架(COFs)^[1]。各有千秋的材料特性促使人们能将不同有机组分植入到多孔材料中，从而实现多种用途。例如在有机电子和传感技术^[2]、气体吸附与分离^[3]、非均相催化^{[4, 5]}、环保领域和生物医药^[6]等多个领域多孔材料均有重要的应用。良好的性能使多孔材料展现出了巨大的发展潜力和光明的应用前景。

2.各种材料的特点与COFs的研究进展与展望

金属有机骨架多孔化合物(MOFs），是一种由金属离子或者金属簇与有机侨联配体通过配位作用组装形成的新型多孔晶体材料。在金属-有机骨架内部有着规则的孔道结构。而且这种多孔材料还可以进行进一步的后续结构修饰。所以通过利用不同的金属离子与不同的配体构建了具有更加多样性质的多孔材料，使其在气体储存与分离、光学、非均相催化等领域有着广泛的应用。多孔有机聚合物(POPs)是一类具有比表面积较大、有着大量小于2 nm孔径特点的聚合物多孔材料。由于其具有质量较轻、比表面积较高等一系列优点，使其成为了一种具有强大发展潜力的多孔材料也因而吸引了科学家们的广泛关注。但是，由于MOFs的构筑单元之间一般通过弱的配位键连接，所以通常表现出较差的化学稳定性；而POPs通常具有孔径分布较宽及网络结构无序，这就在一定程度上限制其进一步的实际应用。因此，制备结构可控、孔径可调、稳定性好及具有长程有序结晶结构的多孔聚合物成为了国内外学者研究的热门。2005年，Yaghi教授课题组首次成功制备共价键连接的具有高度结晶结构的有机多孔聚合物，其研究成果在Science杂志上发表并被命名为共价有机框架结构(Covalent Organic Frameworks, COFs )^[1]。COFs是一类新型的用共价键连接的结晶性有机多孔聚合物，通过运用动态共价化学(Dynamic Covalent Chemistry, DCC )^[7]聚合反应将结构单元在原子尺度上进行有序的排列，然后形成周期性的结晶网状框架结构。由于COFs是通过强共价键连接而构建，COFs材料显示出很高的热氧稳定性，而且在加热时不会发生相转变，能够承受住为了优化器件效率而进行的加热处理等处理。二维COFs中月食状的堆积结构提供了一种特有的方式来构筑有序π体系结构，而这种有序π体系却很难通过传统的共价键或非共价键方式来得到。与传统的呈扭曲碟状的液晶结构不同，结晶性COFs骨架中相邻两层间的二面角为零度，其相邻分子层的π轨道之间就会发生极大的电子藕合，因此能有效地促进载流子在其内在兀通道中的传导。此外，COFs框架中特有的一维纳米孔道可以被用来引入其他功能性客体分子，从而提供一种全新的COF功能化方法。与传统的多孔材料相比，COFs具有整齐的刚性结构单元，能形成统一尺寸的孔道结构，再通过引入特点分子识别位点或者催化位点，可以精确的调控其化学性质，让其在气体分离、选择性吸附、光电材料、以及非均相催化等广泛领域具有巨大开发潜力。总之，自从这篇具有里程碑意义的研究论文发表之后，在无数科学家十多年以来不懈努力中，COFs领域的研究已经取得了长足的进步，并且展现出越来越广泛的应用前景。

3.基于三聚氯氰（2,4,6一三氯1,3,5一均三嗪）的共价有机结晶材料的研究

3.1三聚氯氰的特殊结构