随着功能性材料在能源转换、电子器件安全等领域的需求日益增长，柔性共价有机框架（COF）膜因其独特的分子结构和自支撑特性，成为极具潜力的功能材料。然而，传统溶剂热法制备COF通常需高温（≥80 ℃）、长时间反应（≥48 h），且产物多为粉末，难以加工成型，限制了其实际应用。如何实现COF材料的快速、温和制备并赋予其多功能特性，成为该领域的研究难点。

近日，中国科学院大连化学物理研究所史全与寇艳研究团队在期刊《Journal of Energy Chemistry》上，发表了最新研究成果“Facile scalable fabrication of triazine-based flexible covalent organic framework fiber film with multifunction at room temperature”。 本工作中，研究团队通过“静电纺丝+牺牲模板”的室温合成策略制备自支撑COF纤维膜，该方法无需脱水脱氧，反应时间仅需3 h（最短0.5 h），可制备尺寸达20 cm×30 cm的大面积薄膜，且薄膜展现出优异柔韧性与可图案化加工特性。研究者通过静电纺丝技术制备聚丙烯腈（PAN）/2,5-二羟基对苯二甲醛（DHBD）纤维膜，将其浸入含三嗪基单体（TTA）和催化剂的溶液中进行室温反应，经溶剂萃取去除 PAN 模板后，获得具有多级孔结构的 COF 纤维膜。通过调节单体浓度可控制膜的微观形貌：低浓度 TTA 形成直径约 300 nm 的粗糙纤维，高浓度则生成带 50 nm 侧枝的复杂网络结构，显著提升比表面积（930.09 m²・g⁻¹）和机械强度（拉伸强度 4.21 MPa）。

图1：COF纤维膜的形态和图案化设计。

利用三嗪基 COF 膜的 π-π 共轭结构与适宜带隙（2.01-2.10 eV），在可见光驱动下展现出优异的光催化产过氧化氢（H₂O₂）性能。三嗪环作为核心结构，具备强紫外吸收能力，可促进光生载流子的分离与迁移，提升电荷传输效率。COF 膜的产率达 594.72 μmol・g⁻¹・h⁻¹，且循环稳定性优异（三次循环后效率下降＜5%），其自支撑膜结构解决了粉末催化剂易团聚、难回收的痛点，可直接集成于流动式反应器或光电装置中，避免了传统粉末在使用过程中的流失与二次污染。海水杀菌实验显示，光照 3 小时可实现 100% 细菌灭活。

图2：COF膜的光学和光催化性能。

将 COF 膜作为多孔载体负载正二十二烷（C22）形成复合膜（C22@COF），巧妙结合三嗪基材料的阻燃特性与相变材料的热调控能力。作为多孔载体负载正二十二烷（C22）形成复合膜（C22@COF），三嗪结构在燃烧时释放惰性气体稀释氧气，并形成炭化层阻隔热量，使峰值热释放速率（pHRR）较纯 C22 降低 64.97%，有效抑制火焰蔓延与熔滴产生，满足电子器件对阻燃材料的要求。同时，C22 的相变特性赋予膜稳定的热管理能力，500 次加热 - 冷却循环后相变焓保持率＞95%，可有效控制电子器件温度波动。

图3：C22@COF的阻燃-热管理性能。

该研究首次实现了室温下规模化制备多功能大面积 COF 纤维膜，解决了传统粉末 COF 难以加工的问题，为其在光催化反应器、电子器件热安全管理等领域的应用提供了新路径。同时，也为室温快速合成工艺为COF材料的大面积制备提供了新策略，通过调控 COF 的孔结构和功能基团，有望拓展至储能、分离等更多领域。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.04.061

人物简介：

闫慧敏，中国科学院大连化学物理研究所博士研究生，2021年大连化学物理研究所硕士毕业，2021年至2025年在中国科学院大连化学物理研究所热化学研究组攻读博士学位。主要研究方向为功能相变材料的开发与热力学研究。

寇艳，中国科学院大连化学物理研究所副研究员，2008年毕业于大连理工大学，2009年至2011年在日本分子科学研究所从事博士后研究。2016年加入中国科学院大连化学物理研究所热化学研究组从事相变材料的研究工作。主持多项国家、省市级自然科学基金项目，在Angew Chem. Int. Ed.、Energy Storage Mater.、J. Chem. Thermodyn.等知名学术期刊发表论文四十余篇，申请及授权中国发明专利十余项。

史全，中国科学院大连化学物理研究所研究员，2008年大连化学物理研究所博士毕业，2008至2014年先后在美国杨百翰与犹他大学工作学习，2014年至今担任大连化学物理研究所热化学组长。现任辽宁省能源材料热化学重点实验室主任、大连市能源材料热力学技术创新中心主任、中国化学会热力学与热分析专业委员、中国计量测试学会热物性专业委员、Chem. Thermodyn. Therm. Anal.和Therm. Adv.期刊编委。致力于能源材料化学热力学研究，建立了1.9-1700K温区精密热容量热技术，为能源材料研究提供了热力学基础数据与量热方法；开发了多种新型相变材料体系与应用技术，实现了其在储能与控温领域中的应用。主持多项国家及省部级项目，在 J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Rev. Sci. Instrum.等期刊发表论文 180 余篇。申请及授权专利100余项，荣获辽宁省科学技术奖励2项。