（通讯员 赵迎）近日，我院精准兽药创制团队在国际学术期刊Advanced Science上发表了关于COF@MOF多孔复合材料合成策略方面的最新研究成果。该研究以“Carboxylate-Driven Metal Pre-Fixation COF@MOF Synthesis: Enabling Tailored Structural, Dimensional, and Defect Engineering”为题，首创了“金属预固定”（MPF）合成策略，在合成过程中实现了共价有机框架（COF）与金属有机框架（MOF）复合材料的结构、尺寸和缺陷等性质的精准调控。
在先进材料研究中，将COF和MOF这两种明星材料进行复合，有望充分发挥两者的协同优势，在药物精准递送、残留消减和检测等领域展现巨大应用潜力。由于两者合成条件不兼容、界面结合力弱等问题，如何像“搭积木”一样精确地构筑COF@MOF复合材料，一直是本领域面临的巨大挑战。现有复合方法需要酸性合成环境或难以实现两种材料结构完整性和良好的界面结合，导致高性能COF@MOF复合材料研发受阻。因此，开发一种温和、普适且精准可控的合成方法，对于推动此类先进材料的应用至关重要。
图1 MPF策略合成PY-COF-COOH@MOF复合材料的流程示意图
针对上述问题，研究团队提出并验证了“金属预固定”（MPF）策略的可行性（图1）。该策略采用温和的后修饰方法在化学性质稳定的COF骨架表面精准“植入”羧基官能团，这些羧基如预先设置的“分子锚点”强力捕获并固定金属离子，成功实现ZIF-8、Fe-MOF、UiO-66和Co-MOF等多种MOFs在COF表面的可控生长（图2）。为揭示组装过程中的底层逻辑，研究团队结合试验表征与密度泛函理论（DFT）计算，系统阐明了MPF策略的三大调节机制：通过“离子分布引导合成（IDGS）”效应解释了前驱体浓度对复合体系相变和尺寸的非线性影响；提出“晶面屏蔽（CFS）”假说揭示了复合材料中长程有序性与局部配位缺陷并存的特殊结构现象；利用“孔径协同调节（ASR）”效应阐明了COF与MOF在构建多级孔道中的协同作用。
图2 不同MOF在PY-COF-COOH表面生长的形貌表征
基于对COF@MOF复合材料结构的精准定制，研究团队进一步评估了其应用潜力（图3）。通过缺陷工程定向改造的PY-COF-COOH@Co-MOF复合材料在类芬顿反应中表现出优异的过氧化氢活化能力，实现了对水环境中恩诺沙星的快速高效降解，并表现出极低的金属离子泄漏率和优异的循环稳定性。得益于ASR效应构建的层次化孔道网络，PY-COF-COOH@ZIF材料在轻烃（CH4/C2H6/C3H8）分离中展现出远超单一组分的吸附量与IAST选择性。该工作为多功能分级孔COF@MOF的开发提供了新思路、理论和应用范式。
图3 复合材料在抗生素催化降解与气体分离中的性能测试及机理解析
我院博士后赵迎与陈冬梅教授为论文共同第一作者，谢书宇教授为通讯作者，课题组多位同学参与了该研究。本研究得到了教育部学科突破先导项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金和校自主创新基金等项目的资助。
文章链接：//doi.org/10.1002/advs.76204
审核人：陈冬梅、谢书宇
