由阴离子或阳离子骨架和相应的反离子组成的离子共价有机骨架（COFs）在离子传导、分子分离和催化等领域显示出巨大的应用潜力。然而，将阴离子和阳离子基团排列到同一个COF中以形成两性离子材料仍未被探索。
基于此，西安交通大学马和平研究员报道了成功设计合成了三种两性离子COFs（XJCOF-1，XJCOF-2，XJCOF-3），作为SO2/CO2分离和无水质子传导的有吸引力的多孔主体。
文章要点
1）研究人员选用三种含磺酸盐的苯胺和溴化乙锭作为阴阳离子单体，制备了不同孔径的两性离子COFs。磺酸盐的氢离子和溴化乙锭的溴离子在反应后会被洗去，从而产生两性COFs。
2）两性离子COFs通道中分离的阳离子和阴离子基团可以作为吸附SO2的两个不同的极性中心，从而具有较高的SO2吸附容量（216 mL/g，298 K）和良好的SO2/CO2选择性（118，298 K）。
3）在负载三唑/咪唑后，COFs通道中的两性离子基团可以诱导质子载体完全去质子化，产生更多自由迁移的质子。在两性离子COFs通道中，自由质子沿连续的氢键网络迁移，从而获得了高达4.38×10−2 S/cm的无水质子电导率，远高于其他无水条件下的N杂环掺杂多孔材料。进一步结合质子离解能计算与频率相关介电分析，深入了解了两性离子COFs对质子导电性的作用。
研究工作为设计结构精准的两性离子框架以进行气体分离和离子传导提供了指导。
参考文献
Yu Fu, et al, Zwitterionic Covalent Organic Frameworks: Attractive Porous Host for Gas Separation and Anhydrous Proton Conduction, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c07178
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c07178