超级电容器是一种具有高功率密度的能量存储装置，目前被广泛认为是可充电电池的最佳补充系统，适用于从汽车到电子产品的各种应用，也包括大型电网的能量存储。然而，除少数商业化产品外，开发高性能且成本效益高的材料仍然是一个现实挑战。人们通过调整材料的尺寸、形状和组成来满足工业化要求，如稳定性、重力/体积容量以及功率/能量密度等。最近，共价有机框架（COFs）因其重要的比表面积（超过6,000 m2 g-1）和可调的孔隙率（最高可达10 nm）[5]，逐渐被视为有前景的电化学存储材料[[1], [2], [3], [4]]。Guan等人[6]报道了制备了具有可控壳层数量和厚度的中空多壳COFs。当用作超级电容器电极时，这些COFs表现出出色的电化学性能，显著优于传统的微孔原始COF材料。后者由于导电性差以及大量电化学不可及的表面积，其存储性能非常有限，比容量通常不超过200 F g-1。因此，将COFs与其他材料结合是一种提高其在能源相关领域潜力的常用策略。与其他材料（如碳同素异形体[7,8]、过渡金属氧化物[9]/二硫属化合物[10]和导电聚合物[11]）不同，关于将MWCNTs与共价有机框架结合的研究较少，但在过去五年中开始成为新的趋势[[12], [13], [14], [15]]。为此，人们提出了不同的策略，包括将CNT纸浸泡在COF前体溶液中以物理吸附COF[14]，或在浸入前体溶液之前通过功能基团对CNTs进行共价修饰[13]。所得复合材料具有核壳结构，壳层厚度最大约为40纳米。然而，无论采用哪种方法，溶剂热条件下的反应时间通常较长（48至72小时）。因此，大多数研究无法明确证实材料的核壳结构，且这些材料的导电性通常较低。为了解决这个问题，在超级电容器应用中，通常会添加导电添加剂（如炭黑），从而使比容量增加约5到10倍（约100 – 200 F g-1）[16,17]。尽管最近取得了一些改进，但目前仍难以从COFs制备出高性能的超级电容器材料。为了提高比容量，研究人员开发了带有氧化还原活性官能团（如醌、三苯胺等）的COF@MWCNTs。通常制备的酰亚胺基COF@MWCNTs的COF厚度为4至10纳米，比容量为278 F g-1 @ 0.5 A g-1 [18]。虽然富含羰基的聚酰亚胺COF/CNT复合材料的性能可达467 F g-1，但其比表面积大幅下降至74.4 m2 g-1 [19]。尽管引入MWCNTs可以提高多孔COFs的导电性，但传统溶剂热方法的低温和长时间反应会导致COF层结晶度较差。因此，材料的电化学可及性仍然是阻碍COFs在能量存储应用中取得重大进展的主要瓶颈。
在此背景下，我们首次证明了快速微波辅助溶剂热合成的概念验证，该方法能够直接制备出包覆有COFs的多壁碳纳米管（MWCNTs）的核壳结构。该方法不仅显著加快了反应动力学，使合成时间缩短了40倍以上，还解决了使用微波进行材料制备时的关键放大问题[20,21]。微波辐照有助于均匀加热和精确控制反应参数，为批量生产和工业规模生产铺平了道路[22,23]，而这一领域传统上受到耗时且能源密集型合成方法的限制。值得注意的是，我们团队之前已经证明微波辅助合成是一种制备高结晶度COF基复合材料的有前景的方法，并有效解决了导电性低的问题。COF-5是一种不太为人所知的超级电容器材料，其比容量仅为约20–40 F g-1，但比表面积高达2,600 m2 g-1 [24]，我们将使用这种材料来验证所设计策略的有效性。
