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'''共价有机框架材料'''或'''共价有机骨架材料'''（英语：Covalent Organic Frameworks，缩写：'''COFs'''）是在其延展结构中具有通过强[[共价键]]结合的构建单元的二维或三维的有机固体。<ref name=Diercks>''The atom, the molecule, and the covalent organic framework'' Christian S. Diercks, Omar M. Yaghi Science  03 Mar 2017: Vol. 355, Issue 6328, {{DOI|10.1126/science.aal1585}}</ref>共价有机框架材料是完全由轻元素（氢、硼、碳、氮和氧）<ref>{{cite journal|last1=Garcia|first1=J. C.|last2=Justo|first2=J. F.|last3=Machado|first3=W. V. M.|last4=Assali|first4=L. V. C.|title=Functionalized adamantane: building blocks for nanostructure self-assembly|journal=Phys. Rev. B|date=2009|volume=80|page=125421|doi=10.1103/PhysRevB.80.125421}}</ref>组成的多孔的晶体结构。众所周知，这些轻元素能够形成很强的共价键，成为有用的材料如[[金刚石]]、[[石墨]]和[[氮化硼]]。由分子构建单元制备的共价有机框架材料提供的共价框架，将被用于制造具有多种应用的轻质材料。<ref name="Science Cote 2005">Côté, A. P.; Benin, A. I.; Ockwig, N. W.; O'Keeffe, M.; Matzger, A. J.; Yaghi, O. M.; Porous, Crystalline, Covalent Organic Frameworks. ''Science''. '''2005''', ''310'', pp 1166-1170. {{doi|10.1126/science.1120411}}</ref>

==结构==
多孔晶体材料是由次级结构单元（SBU）组成的一个周期性的多孔框架。通过不同的SBU组合，可以形成几乎无限数量的框架，以满足分离、储存和多相催化中对特殊材料性能的不同需求。<ref name="Angew Kitagawa 2004">Kitagawa, S.; Kitaura, R.; Noro, S.; Functional Porous Coordination Polymers. ''Angew. Chem. Int. Ed.'' '''2004''', ''43'', pp 2334-2375. {{doi|10.1002/anie.200300610}}</ref>

多孔晶体材料可以用来描述如[[沸石]]、[[金属有机框架材料]]（MOFs）和共价有机框架材料（COFs）。沸石是微孔的硅铝酸矿物，常用作商业吸附剂。MOFs材料是一类多孔聚合物材料，由有机桥联配体连接在一起的金属离子组成，是分子[[配位化学]]和材料科学交叉领域的一个新发展。<ref name="Chemical Society Review">James, S. L.; Metal-organic frameworks. ''Chem. Soc. Rev.'' '''2003''', ''32'', pp 276-288. {{doi|10.1039/B200393G}}</ref>

COFs是另一类多孔聚合晶体材料，内部由强共价键结合，通常具有刚性结构、特殊热稳定性（高达600℃的温度）和低密度的理化性质。它们的比表面积超过我们熟知的沸石和硅酸盐，表现出永久的孔隙率。<ref name="Science Cote 2005"/>

===次级结构单元===
[[File:Reticular figure.png|right|300px|thumb|次级结构单元组成不同的框架 示意图]]
使用“次级结构单元”这个术语已经有一段时间了，它被用来描述概念性的碎片，这些碎片的作用就和那些建造房屋的砖块一样。在本页的上下文中，次级结构单元是指由扩展点所决定的单元的几何形状。<ref name=Nature>Yaghi, O. M.; O'Keeffe, M.; Ockwig, N. W.; Chae, H. K.; Eddaoudi, M.; Kim, J.; Reticular synthesis and the design of new materials. ''Nature''. '''2003''', ''423'', pp 705-714. {{doi|10.1038/nature01650}}</ref>最近，在晶体结构数据库中发现了279个新的次级结构单元。<ref name=Reviews_SBU>Tranchemontagne David J.; Mendoza-Cortes Jose L.; O'Keeffe Michael; Yaghi OM; Secondary building units, nets and bonding in the chemistry of metal-organic frameworks. ''Chemical Society Reviews''. '''2009''', ''38'', pp 1257-1283. {{doi|10.1039/b817735j}}</ref><ref name=Reviews_SBU_SUP_info>Tranchemontagne David J.; Mendoza-Cortes Jose L.; O'Keeffe Michael; Yaghi OM; Secondary building units, nets and bonding in the chemistry of metal-organic frameworks . [http://mendoza.eng.fsu.edu/Other_Publications.html Supplementary material] {{Wayback|url=http://mendoza.eng.fsu.edu/Other_Publications.html |date=20200130084022 }}</ref>

==历史==
在密西根大学，[[奥马尔·亚基]]（现为[[加州大学伯克利分校]]）和Adrien P Côté发表了第一篇有关共价有机框架材料的论文。<ref name="Science Cote 2005">Côté, A. P.; Benin, A. I.; Ockwig, N. W.; O'Keeffe, M.; Matzger, A. J.; Yaghi, O. M.; Porous, Crystalline, Covalent Organic Frameworks. ''Science''. '''2005''', ''310'', pp 1166-1170. {{doi|10.1126/science.1120411}}</ref>他们报道声称通过苯基二硼酸（<chem>C6H4[B(OH)2]2</chem>）和六羟基三亚苯基苯（<chem>C18H6(OH)6</chem>）发生缩合反应，设计并成功合成了共价有机框架材料。

==特征==
因为没有固定的晶体结构，COFs通常难以像MOFs那样表征性质。尽管如此，我们还是可以用以下一些方法去表征它。COFs的结构可以由粉末X射线衍射（PXRD）确定<ref name=Diercks />，形状则可以通过扫描电子显微镜（SEM）来观察。在一定表面积范围内，我们甚至还能够用N2等温线测量它的孔隙度。<ref name="Science Cote 2005"/>

==参见==
*[[配位聚合物]]
*[[奥马尔·亚基]]
*[[金属有机框架材料]]
*[[沸石]]

==参考文献==
{{reflist}}

==外部链接==
* http://yaghi.chem.ucla.edu/{{Wayback|url=http://yaghi.chem.ucla.edu/ |date=20090501234056 }}

[[category:配位化学]]
[[category:有机化合物]]
[[Category:配位聚合物]]