为了应对这些挑战，具有明确定义和规则阵列的多孔晶体框架可以显著地提高外部刺激信号与其响应单元之间的能量转移速度和效率。目前，作为一类新兴的多孔晶体材料，二维共价有机框架（2D COFs）因其具有易于调控的孔隙结构、大比表面积、丰富的活性位点、低密度和化学稳定等优点，使其成为了制备高性能智能器件的新型刺激响应材料。 近日，香港城市大学张其春教授对外部刺激响应型2D COFs材料进行了系统地综述，以“Recent Progress in External-Stimulus-Responsive 2D Covalent Organic Frameworks”为题发表于Advanced Materials。文章主要分为四个部分。第一部分梳理了具有化学和物理刺激响应性能2D COFs的整体设计策略；在第二和第三部分，根据响应类型的不同，分别探讨了2D COFs在不同外界刺激（金属离子、pH、气体、硝基爆炸物、光、电、温度和机械力）下的响应机理、行为调控及其应用前景。最后，对刺激响应型2D COFs的瓶颈问题、发展方向、应用前景以及未来的挑战进行了展望。
图1（a-b）典型的COF、HOF和MOF材料的拓扑结构特点；（c-d）2D COFs材料在不同化学和物理刺激下的响应机制。
图2 pH刺激响应型2D COFs材料的设计机理与响应行为。
图3 溶剂刺激响应型2D COFs材料的设计机理与响应行为。
图4 金属离子刺激响应型2D COFs材料的设计机理与响应行为。
图5 电刺激响应型2D COFs材料的设计机理与响应行为。
图6 光刺激响应型2D COFs材料的设计机理与响应行为。
总之，为实现刺激响应型2D COFs，三个主要条件必须满足：第一，具有特定刺激响应行为的功能单元；第二，具有丰富的活性位点，因为它可以捕捉不同客体分子；最后，特定的分子环境（如定向的分子排列、大的自由体积和强的π-π堆积）是提高智能器件响应性能的重要条件。此外，在实际应用中，刺激响应型2D COFs容易发生空间崩溃，导致其稳定性和结晶度的退化，进而影响其响应性能，特别是长时间暴露在含有溶剂的体系中。因此，更多的焦点需要关注具有温和刺激方式的响应COFs材料，比如电致变色COFs、光致自由基变色COFs等。 论文第一作者为香港城市大学博士后佘鹏飞，论文通讯作者为香港城市大学张其春教授。该研究得到香港城市大学和111工程的资助支持。
参考文献：
She P.; Qin Y.; Wang X.; Zhang, Q., Recent Progress in External-Stimulus-Responsive 2D Covalent Organic Frameworks. Adv. Mater. 2021, 2101175.
相关链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202101175
