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天津中醫(yī)藥大學(xué)李遇伯教授&南開(kāi)大學(xué)張振杰教授、陳瑤教授合作發(fā)表Chem Soc Rev(IF=40.4)封面文章:共價(jià)有機(jī)框架(COFs)作為有毒物質(zhì)去除的優(yōu)良吸附劑

來(lái)源:化學(xué)加APP      2025-05-21
導(dǎo)讀:近日,天津中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院李遇伯教授與南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院張振杰教授、南開(kāi)大學(xué)藥學(xué)院陳瑤教授合作,在化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)綜述期刊Chemical Society Reviews(IF=40.4)上發(fā)表題為“Covalent organic frameworks as superior adsorbents for the removal of toxic substances”的綜述論文。文章系統(tǒng)總結(jié)了共價(jià)有機(jī)框架(COFs)材料在有毒物質(zhì)吸附領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,深入探討了材料設(shè)計(jì)策略、吸附機(jī)制及未來(lái)應(yīng)用前景。
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研究背景

隨著人們對(duì)于健康的重視程度日益加深,研究毒性物質(zhì)的去除技術(shù)并推動(dòng)其應(yīng)用具有重要的科學(xué)價(jià)值和社會(huì)意義。如一些藥用植物(如馬兜鈴科的馬兜鈴、細(xì)辛等)由于含有植物毒素,常導(dǎo)致中毒事件和臨床毒副作用,限制了它們的臨床應(yīng)用。因此,有效、選擇性地去除藥用植物中的有毒成分對(duì)于減輕毒性、保留藥效以確保其臨床安全應(yīng)用至關(guān)重要。傳統(tǒng)吸附材料(如活性炭、分子篩)存在吸附去除容量低、選擇性差、二次污染等問(wèn)題,開(kāi)發(fā)高效、安全的新型吸附劑成為材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。共價(jià)有機(jī)框架(COFs)作為一類(lèi)新興結(jié)晶多孔材料,憑借其高度有序的結(jié)構(gòu)、高比表面積、熱化學(xué)穩(wěn)定性、永久孔隙、高結(jié)晶度、可調(diào)孔徑和拓?fù)涠鄻有缘葍?yōu)良特性,在毒物質(zhì)去除領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。然而,COFs的規(guī)?;苽?、復(fù)雜體系選擇性吸附及應(yīng)用穩(wěn)定性仍面臨重大挑戰(zhàn)。


文章概述

該綜述從材料設(shè)計(jì)策略、多場(chǎng)景應(yīng)用、吸附機(jī)制及未來(lái)挑戰(zhàn)四個(gè)方面系統(tǒng)梳理了COFs在有毒物質(zhì)去除中的研究進(jìn)展。首先,聚焦COFs的合成與功能化設(shè)計(jì),詳細(xì)闡述了通過(guò)拓?fù)湔{(diào)控、功能基團(tuán)引入及復(fù)合策略?xún)?yōu)化材料性能的路徑,探討如何通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與化學(xué)修飾提升吸附選擇性和穩(wěn)定性。其次,重點(diǎn)分析了COFs在生物毒素,尤其是中藥/天然植物有毒成分(如馬兜鈴酸類(lèi)成分)和體內(nèi)毒素去除領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,從分子篩分效應(yīng)到化學(xué)協(xié)同作用,論證其在不同場(chǎng)景下的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。此外,系統(tǒng)解析了COFs吸附有毒物質(zhì)的微觀機(jī)制,闡明孔徑匹配、靜電作用、氫鍵及疏水效應(yīng)等多因素耦合的吸附機(jī)理。最后,總結(jié)了當(dāng)前研究在有毒物質(zhì)去除領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn),包括綠色規(guī)?;苽涔に嚨娜笔А?fù)雜體系動(dòng)態(tài)調(diào)控需求及生物安全性驗(yàn)證不足,并提出通過(guò)工藝創(chuàng)新、智能材料開(kāi)發(fā)及跨學(xué)科合作推動(dòng)技術(shù)落地的未來(lái)方向。

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COFs材料在中藥馬兜鈴酸類(lèi)成分選擇性去除中的應(yīng)用


基金資助

研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào):82374300、8247418282141209)的支持。

文獻(xiàn)詳情:

Covalent organic frameworks as superior adsorbents for the removal of toxic substances
Yubo Li,?* Jinxia Wei,? Jian Wang,? Yuanyuan Wang, Peishuang Yu, Yao Chen*, Zhenjie Zhang*

Chem Soc Rev., 2025;54(6):2693-2725. 

https://doi.org/10.1039/D4CS00591K

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