氨基COF配體是一類以氨基功能團(tuán)為核心、通過共價鍵連接輕元素（如C、O、N、B）構(gòu)建的有序多孔晶態(tài)材料，其高度規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)和可調(diào)節(jié)的化學(xué)性質(zhì)使其在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出d特優(yōu)勢。通過動態(tài)共價鍵形成可逆連接，賦予其高度有序的多孔結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅具備高比表面積，還能通過模板合成法精確控制形貌和尺寸，例如以氨基COF為模板制備的2D核殼結(jié)構(gòu)材料，可實現(xiàn)微納米尺度的均勻分散，顯著提升溶液穩(wěn)定性。此外，氨基的引入增強(qiáng)了材料的化學(xué)穩(wěn)定性，使其在強(qiáng)酸/強(qiáng)堿環(huán)境中仍能保持結(jié)構(gòu)完整，同時不含金屬、重量輕、成本低的特點進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用潛力。
一、環(huán)境治理與污染控制
1.放射性核素吸附
氨基COF在核廢料處理中表現(xiàn)出突破性潛力。例如，青島大學(xué)團(tuán)隊開發(fā)的TpPa-TDI-AEP材料通過胺基修飾，對放射性碘（如¹²?I）的吸附容量達(dá)到1570.50 mg/g，是未修飾COF的5倍。其機(jī)制源于氨基與碘分子形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物，并通過p嗪環(huán)穩(wěn)定高氧化態(tài)碘化物（如I??）。這種材料在核廢水處理中不僅吸附效率高，且可再生循環(huán)使用，為核能安全利用提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
2.持久性有機(jī)污染物去除
針對全氟化合物（PFCs）等“永9化學(xué)物”，球形氨基COF（COF-NH?）通過氨基與PFCs碳鏈上的氟基、羧基形成多重氫鍵和靜電作用，實現(xiàn)高效吸附。實驗顯示，該材料對珠江水樣中5種PFCs的萃取效率達(dá)91.76%~98.59%，且重復(fù)使用5次性能無顯著下降，有望替代傳統(tǒng)固相萃取填料。
3.重金屬與有機(jī)砷協(xié)同處理
氨基COF可同時實現(xiàn)檢測與吸附雙重功能。例如，胺肟功能化COF（AO-COF）對有機(jī)砷化合物（如羅沙胂）的熒光檢測限低至6.5 nM，吸附容量高達(dá)787 mg/g。其熒光猝滅機(jī)制源于氨基與砷s鹽的強(qiáng)氫鍵作用，而吸附則通過胺肟基團(tuán)的配位能力實現(xiàn)，為工業(yè)廢水中有機(jī)砷的原位監(jiān)測與凈化提供了一體化解決方案。
二、能源轉(zhuǎn)化與催化
1.光催化產(chǎn)氫與CO?還原
氨基COF在光催化領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異性能。四川大學(xué)團(tuán)隊開發(fā)的COF-954在可見光下析氫速率達(dá)137.23 mmol g?¹h?¹，且在天然海水中仍保持191.70 mmol g?¹h?¹的高效產(chǎn)氫能力。其機(jī)制在于氨基增強(qiáng)了光生電荷分離效率，并通過π-共軛結(jié)構(gòu)擴(kuò)大光吸收范圍。此外，河北大學(xué)團(tuán)隊設(shè)計的D¹-A-D²型氨基COF（Co/Cu?-TPA-COF）在光催化CO?還原中，通過氨基調(diào)控活性位點局域電荷，實現(xiàn)合成氣（CO/H?）比例的精準(zhǔn)調(diào)控，CO選擇性超過90%。
2.電催化二氧化碳轉(zhuǎn)化
武漢大學(xué)鄧鶴翔團(tuán)隊通過氨基連接的COF-300-AR與銀電極構(gòu)筑協(xié)同界面，實現(xiàn)CO?電還原的高選擇性（CO法拉第效率>90%）。氨基不僅穩(wěn)定了銀納米顆粒的分散性，還通過仲胺基團(tuán)定向引導(dǎo)CO?分子的吸附與活化，為高效電催化提供了分子尺度有序界面。
3.碳捕集與濕度調(diào)控
針對傳統(tǒng)胺基材料在潮濕環(huán)境中易流失的問題，Yaghi團(tuán)隊開發(fā)的COF-709通過C-S鍵將聚乙烯亞胺（PEI）共價錨定在COF孔道中。該材料在75%濕度下CO?吸附量提升2.58倍（達(dá)1.24 mmol/g），且循環(huán)10次無性能衰減。其機(jī)制在于濕度促進(jìn)氨基與CO?形成碳酸氫鹽，同時C-S鍵的化學(xué)穩(wěn)定性徹d解決了胺流失難題，為直接空氣捕集（DAC）技術(shù)提供了革新方案。
三、智能傳感與生物監(jiān)測
1.植物生理狀態(tài)實時感知
福建農(nóng)林大學(xué)團(tuán)隊將氨基COF制成柔性濕度傳感器，用于監(jiān)測番茄葉片蒸騰信息。該傳感器靈敏度達(dá)0.8399 nA/%RH，可在10種非生物脅迫下實時追蹤葉片濕度與溫度變化，并通過元啟發(fā)式算法預(yù)測未來生理趨勢。這種可穿戴設(shè)備為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供了全新工具，例如在干旱預(yù)警中響應(yīng)時間僅需2秒，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)監(jiān)測手段。
2.多模態(tài)環(huán)境監(jiān)測
氨基COF的親水性與導(dǎo)電性使其適用于多參數(shù)傳感。例如，胺肟功能化COF可同時檢測水中重金屬離子（如Hg²?）和有機(jī)污染物（如染料），通過熒光信號與電阻變化實現(xiàn)雙重響應(yīng)。其在復(fù)雜水樣（如海水、河水）中的檢測穩(wěn)定性證明了實際應(yīng)用潛力。
四、新興交叉領(lǐng)域探索
1.復(fù)合材料界面工程
氨基COF可作為“分子膠水”增強(qiáng)異質(zhì)材料間的協(xié)同效應(yīng)。例如，將氨基COF與金屬氧化物（如TiO?）復(fù)合，可通過氨基與氧化物表面羥基的氫鍵作用提升界面相容性，使復(fù)合材料在光催化降解有機(jī)污染物中的效率提高3倍以上。
2.極d條件下的穩(wěn)定吸附
氨基COF的化學(xué)穩(wěn)定性使其在強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中仍保持性能。例如，氨基連接的COF-300-AR在濃鹽酸（pH=1）和氫氧化鈉（pH=14）中浸泡7天后，晶態(tài)結(jié)構(gòu)與吸附容量無明顯變化，適用于工業(yè)酸洗廢水或堿性電鍍液的處理。
點擊交流