摘要:本报告聚焦微波合成技术在共价有机框架材料(COFs)制备中的应用,系统分析其原理、优势、反应体系及工业化前景。微波合成通过极性分子偶极旋转实现 “体相加热”,与传统溶剂热法相比,反应时间从数天缩短至 10 秒到 60 分钟(如 COF-5 合成仅需 20 分钟),产率提升至 90%,能耗降低两个数量级,且无需严格除氧,可在常压空气环境下操作。
该技术在亚胺键缩合、席夫碱反应、硼酸酯缩合等体系中表现出高效性,产物结晶度高(XRD 衍射峰清晰)、比表面积大(如 COF-5 达 2019 m²/g)、形貌均匀,兼具良好的热稳定性与化学稳定性。在油水分离(分离效率 > 99.5%)、碘吸附(吸附量达 7.83 g/g)等领域展现出优异性能。
目前,微波合成已实现 1 小时内合成 300 mg 高结晶性 COF 的规模化突破,但仍面临普适性不足、批次一致性控制难、高纯度单体成本高等挑战。未来需通过开发多功能合成路径、结合 AI 优化工艺、建立标准化体系及推动产学研合作,进一步释放其工业化潜力。