共價(jià)有機(jī)框架（COFs）作為一類晶態(tài)多孔材料，在多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著的應(yīng)用潛力。然而，當(dāng)前研究主要集中在二維（2D）和三維（3D）結(jié)構(gòu)上，而一維（1D）COFs的研究相對滯后。1D COFs的雙鏈狀邊緣結(jié)構(gòu)有助于穩(wěn)定芳香骨架、增強(qiáng)電子共軛和減少能量損失，使其在催化和光電應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)于2D COFs的性能。本文系統(tǒng)總結(jié)了1D COFs的合成原理（包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、組成模塊、連接方式等）、結(jié)構(gòu)/組成表征技術(shù)，以及其在異相催化、光電應(yīng)用、能源存儲與轉(zhuǎn)換、傳感應(yīng)用和選擇性吸附等方面的主要應(yīng)用。本綜述還為1D COFs的未來發(fā)展提出了關(guān)鍵指導(dǎo)。

1D COFs的研究始于2019年首個(gè)1D COF（COF-K）的成功合成，隨后在2020年提出了“1D帶狀COFs”的概念（如COF-76）。2023年，模塊化合成策略的提出解決了1D COFs可控合成的長期挑戰(zhàn)，推動(dòng)了其功能探索。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略 設(shè)計(jì)原則與單體類別

1D COFs的合成主要基于V形連接體與X形節(jié)點(diǎn)的共縮合。其設(shè)計(jì)遵循兩個(gè)幾何原則：內(nèi)角之和為360°，且所有邊長相等。代表性單體展示了該組裝方法的靈活性和模塊性。

取代基效應(yīng)

分子組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)密切相關(guān)。例如，使用Py-TA作為X型節(jié)點(diǎn)，與三種異構(gòu)二醛單體縮合，可獲得2D或1D結(jié)構(gòu)，表明酚羥基位置對拓?fù)湫纬捎嘘P(guān)鍵影響。

連接方式

1D COFs的連接方式可精確定制，如胺連接（Q1DCOF-7）、sp2-碳連接（Q1DCOF-8）和腙連接（Q1DCOF-9）。連接選擇直接調(diào)控孔形成和尺寸控制。

金屬-COFs

1D金屬COFs（metallo-COFs）將金屬配位鍵集成到骨架中，形成“共價(jià)-配位”協(xié)同結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)穩(wěn)定性并賦予新功能如導(dǎo)電性和催化活性。

表征技術(shù)

1D COFs的表征常用技術(shù)包括粉末X射線衍射（PXRD）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、固態(tài)13C CP-MAS NMR和孔隙表征。PXRD用于評估結(jié)晶度和結(jié)構(gòu)有序性，F(xiàn)T-IR和NMR用于識別官能團(tuán)和鍵合信息。氮吸附可揭示孔徑分布和比表面積。

高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）是確定1D結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。例如，NiPc-CZDL-COF的HRTEM圖像顯示其(001)晶面晶格條紋有序，π-π堆積距離為0.33 nm，平均孔徑為21.3 ?。

低溫低劑量HRTEM可用于觀察苯并惡嗪基1D COFs的軸向結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)2.0 ?。

應(yīng)用領(lǐng)域 異相催化 熱催化

以FZU-66-Co為例，在室溫水相條件下，以TBHP為氧化劑，乙苯轉(zhuǎn)化率超99%，苯乙酮選擇性達(dá)99%。催化劑在五次循環(huán)后仍保持高活性。

光催化

光催化制氫：Py-HMPA@Pt在固態(tài)光催化水裂解中產(chǎn)氫速率達(dá)105 μmol g?1 h?1（48%相對濕度）。

光催化H2O2生產(chǎn)：EO-COF的H2O2生成活性是ES-COF和ESe-COF的1.44和1.75倍。

光催化CO2還原：鈷配位1D PyTTA-COF在可見光下8小時(shí)產(chǎn)CO量達(dá)1003 μmol g?1，效率是2D對應(yīng)物的59倍。

電催化

1D COFs在氧析出反應(yīng)（OER）和氧還原反應(yīng)（ORR）中表現(xiàn)出色。例如，1D PyTTA-COF具有較低的激子結(jié)合能和電荷轉(zhuǎn)移電阻，光電流密度是2D結(jié)構(gòu)的兩倍。

光電應(yīng)用 電化學(xué)發(fā)光（ECL）

1D COF的ECL效率在陽極條件下是2D COF的2.08倍，陰極條件下達(dá)3.08倍，因其雙鏈邊緣結(jié)構(gòu)優(yōu)化了光子和電子過程。

電致變色

TAPD-TDA COF薄膜在近紅外區(qū)域表現(xiàn)出可調(diào)吸收，響應(yīng)快、循環(huán)耐久性好。

電阻開關(guān)

COF-ODA/TiO2基器件展示多級電阻開關(guān)行為，在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中圖像識別準(zhǔn)確率達(dá)84.8%。

能源存儲與轉(zhuǎn)換

BFPPQ-COF衍生的COF@CNT-50復(fù)合材料在鋰離子電池中表現(xiàn)優(yōu)異，在10C倍率下容量保持率超81%，循環(huán)600次后容量保持86.0%。

傳感應(yīng)用

COF-TP在酸性水溶液中作為H+熒光傳感器，熒光強(qiáng)度隨pH降低而減弱。FZU-68可檢測乙腈中痕量水，檢測限低至0.05%（v/v）。

選擇性吸附

2-OH-COF在30分鐘內(nèi)對甲基橙的去除率達(dá)99.8%，并可基于尺寸排阻分離染料混合物。

結(jié)論與展望

1D COFs在合成策略、結(jié)構(gòu)表征和應(yīng)用方面取得了顯著進(jìn)展。未來發(fā)展方向包括：連接方式多樣化、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)創(chuàng)新、手性1D COFs制備、表征技術(shù)增強(qiáng)、器件設(shè)計(jì)以及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。通過精準(zhǔn)結(jié)構(gòu)調(diào)控，1D COFs在能源、環(huán)境和信息技術(shù)領(lǐng)域具有廣闊前景。

https://doi.org/10.1016/j.ccr.2025.217558

（來源：多孔共價(jià)有機(jī)框架版權(quán)屬原作者 謹(jǐn)致謝意）