近期，南京郵電大學趙強教授和黃維院士團隊首次通過自模板策略合成了5~7 μm的具有內(nèi)部連通結(jié)構(gòu)的一體化中空COFs微米花狀結(jié)構(gòu)。其生長機制涉及納米粒子自組裝、由內(nèi)而外的奧斯特瓦爾德(Ostwald)熟化和外延生長策略。由于固有的孔隙率和相互連接的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，中空花狀COF-316可以通過“內(nèi)部”和“外部”功能化與聚吡咯(PPy)均勻地復(fù)合，其中二者間的氫鍵相互作用增強了電荷轉(zhuǎn)移效率和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這項工作對促進用于儲能設(shè)備的3D中空COFs材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計和概念研究具有重要指導(dǎo)意義。

圖1. 3D中空COF-316微米花的合成與表征。(a) COF-316的合成圖。(b) COF-316的SEM圖像。(c) COF-316的TEM圖像。(d) 放大的TEM圖像。(e) COF-316的元素分布圖像。(f-g) 中空COF-316的線性掃描元素分布。(h) PXRD配置文件。插圖：COF-316的結(jié)構(gòu)示意圖。(i) HHTP，TFPN和COF-316的FT-IR光譜。(j) 原始、2 M H2SO4、6 M NaOH處理的COF-316的FT-IR光譜。

圖2 中空COF-316微米花的形成機理和中間體結(jié)構(gòu)表征。(a) 中空COF-316微米花的形成過程示意圖。(b-e) 分別在6、12、24和48 h合成的COF-316中間體的SEM圖像和(f-i) TEM圖像。(j)中空桿狀COF-316初始階段的元素分布圖像。(k) 中空棒狀COF-316初始階段的EDS線性掃描元素分布。(i) 中空棒狀COF-316的元素分布圖像。(j) 中空棒狀COF-316的EDS線性掃描元素分布。(k) 分別在1、2和3d合成的COF-316的FT-IR光譜和(i) N2吸附等溫線。

圖3 COF-316@PPy TCE的制備和表征。(a) COF-316、HHTP、TPAN在30 mV s-1的掃描速率下的CV曲線。(b) COF-316 TCE在不同掃描速率下的CV曲線。(c) COF-316 TCE在不同電流密度下的GCD曲線。(d) COF-316@PPy TCE的制備過程示意圖。(e) COF-316 TCE的光學透射率。(f) COF-316@PPy TCE的光學透射率。1. COF-316-1@PPy; 2. COF-316-3@PPy；3. COF-316-5@PPy；4. COF-316-7@PPy；5. COF-316-9@PPy。

圖4 COF-316@PPy FTSCs的電化學表征。(a) COF-316@PPy TCE的CA。(b) COF-316-1@PPy TCE在不同掃描速率下的CV曲線。(c) 在開路電壓下收集的EIS曲線的奈奎斯特圖。(d)COF-316@PPy FTSCs、ITO/PET、COF-316-1和COF-316-1@PPy FTCE的透光率光譜。(e) 在不同掃描速率下，COF-316-1@PPy FTCE的CV曲線。(f) 在不同電流密度下，COF-316-1@PPy FTCE的GCD曲線。(g) 在不同彎曲角度（0o，45o，90o，120o，135o，150o和180o）下，COF-316-1@PPy FTCE的電容保持曲線（掃描速度：50 mV s-1）。插圖：彎曲TFSCs的照片和示意圖。(h) FTSCs在0.02 mA cm-2時的循環(huán)穩(wěn)定性。插圖：TFSCs在30o彎曲角度下的照片。(i) Ragone plots圖。

該研究成果以“All‐in‐One Hollow Flower-Like Covalent Organic Frameworks for Flexible Transparent Devices”為題發(fā)表在Advanced Functional Materials期刊。本文工作為進一步設(shè)計中空COFs以及組裝基于該結(jié)構(gòu)的柔性透明器件奠定了基礎(chǔ)。

西北工業(yè)大學黃維院士、南京郵電大學趙強教授和趙為為博士為共同通訊作者，在讀博士生王維康為該文章的第一作者。

原文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202010306

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