开发高效、稳定的无水质子导电材料是至关重要的，但也具有挑战性。共价有机骨架（COFs）因其可预先设计的结构和量身定制的功能而成为离子和分子传导的良好平台。然而，由于层间相互作用较弱和键的内在可逆性导致了它们较差的化学稳定性。

近日，华南理工大学Li Du开发了一种调控层间相互作用的策略，以构建一个使用三嗪单元的无水质子传导平台。

文章要点

1）在具有C₃对称性的醛和氨基单体的中心引入刚性和平面三嗪单元来取代中心苯基结构。与非三嗪母体COF相比，三嗪中心COF具有紧密的堆积结构，具有更高的结晶度、孔隙率和物理和化学稳定性。H₃PO₄网络占据的超稳和长程有序骨架是一种强健的质子导体，可以在高温下高效和持久地传输质子。

2）在160℃下，掺杂H₃PO₄的COF的质子电导率约为相同掺杂量的非三嗪COF的10倍。进一步，研究人员得到了一种无水质子输运的COF，在160 ℃下100 h的电导率几乎不变，达到1.27×10^-2 S cm^-1，同时表现出极高的稳定性。

3）通过理论计算和实验相结合的方法，研究人员进一步研究了三嗪单元在质子传输中的作用机理。实验结果表明，不可逆三氮杂环结构与H₃PO₄网络有很强的相互作用，从而降低了可逆C=N键断裂和质子泄漏的可能性。纳米通道中排列良好的N原子促进了致密的H₃PO₄网络和超快质子流的形成，从而导致了高效的质子传导。

参考文献

Guoxing Jiang, et al, Tuning the Interlayer Interactions of 2D Covalent Organic Frameworks Enables an Ultrastable Platform for Anhydrous Proton Transport, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202208086

https://doi.org/10.1002/anie.202208086