共價有機框架（COFs）憑借優(yōu)異的物理化學穩(wěn)定性、靈活的分子可設計性及可調諧的多孔結構特征，在能源存儲與轉換領域展現(xiàn)出良好的應用潛力。然而，通過精準調控分子構型實現(xiàn)材料性能的定向優(yōu)化，仍是制約該類材料突破應用瓶頸的重大挑戰(zhàn)。湘潭大學陽梅/劉備聯(lián)合北京化工邱介山教授提出基于分子互變異構的創(chuàng)新調控策略，通過誘導三聚氰酸單體在酮式與醇式構型間的轉換，實現(xiàn)同源異構體（Ton-COF與Tol-COF）的結構差異化構建，進而賦予二者明確的功能優(yōu)勢：Ton-COF的高比電容與能量密度、Tol-COF的優(yōu)異倍率性能與循環(huán)穩(wěn)定性，可定向匹配超級電容器不同應用場景的需求。

通過改變合成過程中使用溶劑的介電常數(shù)，可以獲得兩種同源異構（化學組成相同，分子結構不同）的三嗪基COFs（Ton-COF和Tol-COF）。因Ton-COF富含對氧化還原活性電解質響應性更強的活性位點（C=O基團和三嗪基團），所組裝的KI增強型超級電容器在1 A g?1電流下實現(xiàn)了5378 F g?1的高比電容和478 Wh kg?1的能量密度；而具有分級多孔結構的Tol-COF因具有高效的離子/電子傳輸通道而表現(xiàn)出更高的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。該分子互變異構機制可視為精準調控COFs結構-性能關系的“功能轉換開關”，為從分子設計層面定向制備性能差異化的同源異構COFs材料提供了新思路，同時為該類材料在其他領域的拓展應用奠定了理論與技術支撐。

圖文解析

圖1.兩種同源異構COFs的合成路線及結構表征。

圖2.兩種同源異構COFs的微觀結構/形貌表征。

圖3.兩種同源異構COFs的的電化學性能。

圖4.兩種同源異構COFs吸附多碘離子行為的DFT計算。

圖5.兩種同源異構COFs的電化學工作機理。

參考文獻

Xiao Chen, Si Wang, Mei Yang*, Yijiang Liu, Huaming Li, Duanguang Yang, Bei Liu*, Jieshan Qiu*, Molecular tautomerism-enabled isomerization of COFs for aqueous supercapacitors, Matter2026

https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102714

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