由于缺乏足夠的共軛三維構建塊，開發共軛三維共價有機框架(COF)仍然是一項極其艱巨的任務。北京科技大學姜建壯、王康等通過8個連接的戊烯基D2h構建塊(DMOPTP)和4個連接的方形平面接頭之間的縮合合成了兩種三維COF（命名為3D-scu-COF-1和3D-scu-COF-2）。

圖1. 3D-scu-COF的合成和拓撲結構示意

前一個結構單元的三維同芳族共軛結構與后一個連接單元的二維共軛結構相結合，使得π電子在兩個COF的整個框架上離域，從而賦予它們3.2-3.5×10^-5 S cm^?1的優異電導率。特別是，DMOPTP 的3D剛性四棱柱形狀引導形成雙重互穿的scu-3D拓撲和高連通永久孔隙度，因此3D-scu-COF-1和3D-scu-COF-2分別具有2340和1602 m2 g^-1 的大BET表面積，這確保了有效的小分子存儲和傳質特性。

圖2. 3D-scu-COF-1和3D-scu-COF-2的結構表征

與良好的電荷傳輸特性相結合，3D-scu-COF-1和3D-scu-COF-2成為具有高容量（0.2 C時為1035-1155 mAh g^-1）鋰硫電池(LSB)有前景的硫主體材料，此外它們還具有優異的倍率性能（5.0 C時為713–757 mA h g^–1）和出色的循環穩定性（2.0 C下500次循環后容量保持率71–83%），超過了迄今為止報道的大多數有機LSB正極。這項工作將有助于促進新興三維COFs的發展，這些材料在不同領域具有應用潛力。

圖3. LSB的性能

Conjugated Three-Dimensional High-Connected Covalent Organic Frameworks for Lithium–Sulfur Batteries. Journal of the American Chemical Society 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c07596