共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks),简称COFs材料,又称有机沸石,是一种由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多孔晶态框架材料,主要由C、H、O、N、B等轻质元素组成。根据结构不同,COFs材料可分为二维COFs材料与三维COFs材料两大类。
具体来看,在海水淡化领域,COFs材料制造而成的海水淡化膜有着良好的截留率、水通量、高盐度耐受性、耐结垢性,可实现超快海水淡化;在催化化工领域,COFs材料制造而成的COFs多相催化剂可用于有机化学、电化学、光化学反应场景;在气体储存与分离领域,COFs材料已被广泛用于氢气、甲烷等气体的储存和分离场景;在有机电子学器件领域,COFs材料主要以薄膜形式存在,用于高性能忆阻器制造场景。
凭借着优异的综合性能以及广阔的应用前景,COFs材料已成为国内外企业及机构研究的热点。近年来,各国有关COFs材料的先进成果正不断涌现,如2021年3月,德国拜罗伊特大学学者研发出具有柔性、机械稳定、多孔自立的共价有机框架超纤维网络膜;2022年12月,中国河南科技大学学者研发出有序笼型微孔二维共价有机框架材料的合成新方法。
COFs材料是一种新兴的晶态多孔材料,主要通过硼缩合、三嗪三聚化、亚胺缩合或溶剂热合成方式合成,有着生产难度大、合成成本高等生产困境以及高结晶性与高稳定性难以兼得等技术困境。受发展困境限制,目前我国COFs材料尚未实现规模化量产,但未来随着国内企业及机构相关研发进程不断加快,COFs材料发展困境将被不断突破,产业化进程有望持续提速。
新思界
产业分析人员表示,2023年6月,苏州宝丽迪材料公司发布公告,公司拟设立合资公司,就共价有机框架材料(COFs)新材料项目进行研发、销售、市场推广等。未来在下游市场快速发展、COFs材料需求持续增长驱动下,国内COFs材料项目有望实现加速落地,国产COFs材料有望实现规模化量产,行业发展潜力巨大。