化学所功能共价有机框架材料研究取得新进展

共价有机框架（COFs）材料是一类由π-共轭构筑单元通过共价键连接形成的具有二维拓扑结构的晶态多孔材料。该类材料具有高结晶性、高的孔隙率和比表面积，可通过选取聚合单元，设计分子结构并赋予COFs材料许多独特性能，使其在有机电子学器件方面具有潜在的应用前景。

在中国科学院、国家自然科学基金委和科技部的支持下，中科院化学研究所有机固体实验室研究员于贵课题组在功能COFs材料的设计策略、性能调控及其应用方面进行了深入研究。最近，他们对二维COFs材料的可控合成和性能进行了系统总结，介绍了构筑COFs的关键聚合策略和功能连接单元，综述了COFs的性能调控及其在气体吸附与存储、催化、荧光传感、光电器件和能量存储等方面的应用（Small. 2021, 17, 2100918；Nano Today. 2021, 40, 101247）。

在电子学器件应用中，COFs材料是以薄膜形式存在的。由于COFs材料溶解性与成膜性能差，使得基于COFs材料的电学器件性能较低。为解决这一难题，研究人员原位生长了高质量的COFs薄膜并构筑了高性能忆阻器。他们利用胺醛缩合反应，合成了具有给体-受体（D-A）结构的2个结晶性良好的COFs材料，2个COFs材料分别含有不同的给体连二噻吩和二噻吩乙烯，给体不同可导致不同的带隙、孔大小、分子内和分子间相互作用，均具有良好的热稳定性。在此基础上，他们制备了高质量的COFs薄膜，通过把ITO衬底放在反应溶液中，改变前驱体的浓度来调控薄膜的厚度、表面粗糙度和薄膜的质量，获得了具有良好结晶性、分子平行衬底堆积的COFs薄膜，并通过热蒸镀Ag电极，制备了忆阻器。该器件具有可擦写的开关功能，表现出优秀的忆阻性能，驱动电压为1.30 V，开关比为10⁵，保留时间为3.3×10⁴ 秒。

相关研究工作发表在《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 27135）上。

具有D-A结构的COF材料及其忆阻器