南开大学张振杰课题组JACS：共价有机框架的工业化

研究背景 ：共价有机框架（COFs）因其可定制结构、高稳定性和多孔性在气体存储、催化、水处理等领域展现出巨大潜力，但其工业化进程仍面临合成方法局限、单体成本高及规模化生产稳定性不足等挑战。传统溶剂热法依赖有机溶剂和高温高压条件，难以满足工业需求，亟需开发绿色、高效的大规模合成技术。

研究亮点 ：近年来，机械化学合成、熔融聚合（助熔剂合成）等新兴绿色方法显著推动了COFs的工业化进程，部分企业已实现吨级生产。例如，通过助熔剂合成法可低成本（<50美元/千克）制备高结晶度COFs，并直接成型为泡沫、纤维等工业适用形态。此外，3D打印和连续流合成技术为COFs的复杂结构设计与规模化加工提供了新思路。

研究结果 ：研究表明，COFs的稳定性与结晶度需平衡优化，不可逆键（如烯烃、三嗪键）可提升化学稳定性，但可能牺牲孔隙率。大规模生产需综合考虑单体成本、溶剂替代及成型工艺，如助熔剂法已成功制备千克级COFs（如NKCOF-62），并用于乙烯/乙烷分离。企业案例（如YOCOF公司）验证了COFs在贵金属回收、气体捕集等工业场景的可行性。

研究结论 ：COFs工业化需突破结构多样性限制，开发低可逆键体系以提升稳定性，同时优化绿色合成路径（如无溶剂法）以降低成本。当前技术已实现部分COFs的规模化生产，但需进一步解决成型工艺、批次一致性及下游应用适配性问题。产学研合作与专利布局对加速市场转化至关重要。

研究展望 ：未来研究应聚焦于开发多功能COFs，拓展其在能源存储、海水淡化等复杂场景的应用原型设计。结合人工智能优化合成路径、开发低成本单体及高效活化工艺是核心方向。此外，推动COFs与现有工业材料的兼容性研究，建立标准化性能评价体系，将加速其从实验室到市场的跨越，助力可持续发展目标实现。