近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所蒋长龙研究员团队在功能性共价有机框架（COFs）材料研发方面取得重要进展。研究团队提出了一种双桥联结构设计策略，成功构建出兼具特异性荧光识别与吸附性能的卟啉基COF，并进一步结合聚乙烯醇（PVA）聚合物制备出COF气凝胶复合材料，实现了复杂环境体系中Cu²⁺的高灵敏荧光检测与高效吸附。相关研究成果发表在国际知名期刊ACS Nano（2026, https://doi.org/10.1021/acsnano.6c02141）上。

    COFs因其规则的孔道结构、高比表面积以及优异的理化性质，在吸附、催化和分离等领域展现出巨大的应用潜力。其中，卟啉基COF因其独特的光学特性与丰富的配位位点，在传感吸附领域备受关注。然而，卟啉高度共轭体系易与多种金属离子发生配位，极大地限制了其在目标重金属离子精准特异性识别中的应用。同时，卟啉基COFs通常以不溶性粉末形式存在，加工难度大，且分子间强的π-π堆叠效应易引发固态荧光猝灭，严重制约其在分析检测和吸附中的实际应用。  

    针对上述挑战，研究团队提出了一种双桥联结构设计策略，成功构筑出具有四方拓扑结构的双桥联卟啉基共价有机框架（Tp-PDA-COF）。通过引入两种桥联单体（Tp和PDA）按1:1比例与卟啉中心（TAPP）有序连接，有效降低了空间位阻，且通过精准调控电子云密度优化了金属配体轨道，从而实现了对铜离子（Cu²⁺）的高效捕获和特异性识别。实验表明，基于电荷转移（CT）效应诱导了荧光猝灭机制，当体系中存在Cu²⁺时，材料会产生显著的荧光颜色转变，由红色变浅蓝，荧光传感检测限低至40.76 nM，显示出极高的检测灵敏度。

    在此基础上，研究人员进一步引入PVA聚合物制备出COF荧光气凝胶，通过增大层间距抑制π-π堆叠，有效解决了固态荧光猝灭难题。基于卟啉结构对Cu²⁺的选择性配位作用和凝胶三维多孔结构的协同吸附优势，Tp-PDA-COF气凝胶对Cu²⁺吸附容量高达1902 mg/g，且在真实土壤样本的重金属检测中展现出优异的综合性能。

    相关研究不仅为卟啉基COFs结构设计与功能化修饰提供了全新的设计策略，也为复杂环境重金属污染控制与痕量分析奠定了坚实的材料基础。

    上述研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和安徽省自然科学基金的支持。固体所李兴贞为论文的第一作者，蒋长龙研究员为论文的通讯作者。

    文章链接： https://doi.org/10.1021/acsnano.6c02141

图1. 双桥联卟啉基共价有机框架的合成策略及其荧光传感与协同吸附机理研究。

图2. 双桥联卟啉基共价有机框架（Tp-PDA-COF）的结构设计及相关表征。