综述：基于乙烷-氧的共价有机框架：一份新的认知指南

乙氧基共价有机框架（EO-COFs）是一种兼具动态柔韧性和有序晶格结构的材料，具有高化学稳定性、可调控孔隙率和后修饰特性，在吸附分离、催化、传感和储能等领域展现重要应用潜力。本文系统综述了EO-COFs的制备方法、结构性能关系及其应用进展，并分析了规模化制备、长期稳定性及多功能集成等关键挑战，为未来材料设计提供理论参考。

莫一宏|陈玉璐|张海富|冯文海|段凤雪|陈虎海|苏卓曦|陈晓飞|陈一发|兰雅倩

华南师范大学化学学院，中国广州510006

摘要

基于醚氧结构的共价有机框架（EO-COFs）是一类新兴的多孔晶体材料，它们独特地结合了醚氧（EO）键的动态灵活性与共价有机框架（COFs）的结构有序性。与其他COFs相比，EO-COFs表现出显著的结构适应性、优异的化学和热稳定性以及多样的后修饰兼容性，这得益于C-O-C键的可调构象和强电子性质。自2015年首次报道以来，EO-COFs在吸附/分离、催化、化学传感和能量存储等多个领域展示了巨大的应用潜力。这些材料不仅继承了EO聚合物的灵活性，还显著提高了COFs的孔隙率和结晶度，从而扩展了其功能和应用范围。然而，在EO-COFs研究中仍存在关键的知识空白，特别是在建立定量结构-性能关系、创新低成本合成途径以及为先进应用领域定制材料方面。因此，本综述将系统总结EO-COFs的制备方法、性质和应用前景，并探讨其发展机遇和挑战。我们期望这篇综述能够激发更多关于开发EO-COFs先进功能和新应用领域的想法。

引言

醚氧（EO）聚合物是指主链中含有醚氧基团（R − O − R）的一类聚合物[1]。根据其化学结构和重复单元特征，这些材料可以分为几大类，包括聚醚、聚醚酮、聚醚砜、聚苯氧化物、环氧树脂等[2]。EO聚合物可以追溯到20世纪中叶。1964年，美国联合碳化物公司首次开发了聚醚多元醇。1973年，英国研究人员Wright及其同事首次报道聚环氧乙烷（PEO）与碱金属盐的复合物具有离子导电性，标志着PEO作为聚合物电解质研究的开始[3]。由于含有环氧乙烷（EO）基团，EO聚合物不仅具有优异的离子导电性，还具备良好的溶解性[4]、[5]、低表面张力、机械灵活性、电化学稳定性和可逆的离子传输性能[6]、[7]、[8]，这些特性使其成为表面活性剂、电池和柔性电子设备等广泛应用领域的潜在候选材料[9]、[10]、[11]。尽管如此，由于它们无序的孔结构和较低的比表面积，其应用仍然受到限制。将结晶性与孔隙率相结合是一个有效的解决方案，这不仅可以拓宽EO材料的应用潜力，还能赋予其先进的功能特性。因此，迫切需要对结晶性和多孔性EO聚合物进行深入研究，以实现该领域的突破性进展。

共价有机框架（COFs）是一类具有有序结构和持久孔隙性的多孔晶体材料，通过简单的聚合过程从特定的有机框架组装而成，在材料科学和化学领域引起了广泛关注[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19]。基于醚氧结构的共价有机框架（EO-COFs）是一类新型的多孔晶体材料，其主链中含有EO键[20]、[21]、[22]。自2015年首次报道以来（图1），由于其独特的性能[23]，它们受到了广泛关注。这些材料不仅继承了EO聚合物的灵活性和电化学稳定性，还提高了COFs的孔隙率和结晶度[20]、[24]、[25]、[26]、[27]、[28]、[29]。在过去十年中，EO-COFs在吸附/分离、催化、传感和能量存储等领域展现了出色的灵活性、化学稳定性和热稳定性，应用范围迅速扩展[30]、[31]、[32]、[33]、[34]、[35]、[36]。它们的优势体现在以下几个方面：1) EO键的动态构象使EO-COFs具有高度的灵活性，能够适应外部刺激[30]、[31]、[37]、[38]、[39]；2) EO-COFs在多种化学环境中保持稳定，确保在极端条件下的结构完整性和性能稳定性[40]、[41]、[42]；3) EO-COFs富含官能团和配位位点，使其能够进行后修饰[43]、[44]、[45]。然而，目前该领域尚未有全面的EO-COFs综述，这值得进一步关注。

本文系统总结了EO-COFs的最新进展，涵盖四个关键部分：设计方法、制备工艺、材料性质和应用领域（图2）。首先概述了EO-COFs的基本原理、特征和制备技术，随后深入探讨了其在吸附/分离、催化、化学传感和能量存储中的应用，并分析了结构特性与性能之间的关系。最后，批判性地评估了EO-COFs研究中的当前挑战，包括可扩展性、稳定性和工艺优化，同时指出了下一代材料设计和多功能应用的新机遇。我们旨在提供一个全面的概述，阐明EO-COFs的核心概念、关键应用、现有瓶颈和未来发展前景，从而激发对该领域的更多研究兴趣。

EO-COFs的制备方法

迄今为止，EO-COFs已通过多种方法成功合成。本节将重点评估典型合成方法的优点和局限性，包括溶剂热合成、界面合成、微波辅助合成、辐射辅助合成和加热回流合成（图3）。

EO-COFs的应用

凭借其结构灵活性、稳定性和后修饰兼容性，以及多样的制备方法，EO-COFs在多个领域展现了显著潜力。迄今为止，这些材料已应用于吸附/分离、催化、化学传感和能量存储等多种场景（图5和表2）。本节将重点介绍EO-COFs在这些领域的研究成果。

展望

自2015年首次报道以来，EO-COFs因其优异的性能和广泛的应用潜力而受到了广泛关注。作为该领域的一颗新兴明星，这些材料不仅继承了EO聚合物的灵活性，还显著提高了COFs的孔隙率和结晶度。当前研究确定了四个核心优势：结构灵活性、稳定性和后修饰兼容性。这些特点使EO-COFs在

总结

在本综述中，我们全面总结了EO-COFs的最新进展。首先介绍了EO-COFs的基本原理、特征和合成技术，随后探讨了其在吸附/分离、催化、化学传感和能量存储等领域的应用，并详细分析了其结构与性能之间的关系。最后，我们提供了

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了国家重点研发计划（2025YFA1511500）、国家自然科学基金（项目编号22475074、22225109、22302055）、广东省自然科学基金（项目编号2023B1515020076）、河南省高等学校重点科研计划（项目编号24B150004）、广东省二氧化碳资源化重点实验室（项目编号2024B121201001）等项目的财政支持。