奇奇怪怪: 亞胺類共價有機框架研究進展| 科技導報

亞胺類共價有機框架（imine covalent organic frameworks，Imine COFs）材料是芳香胺和芳香醛單體根據席夫鹼反應原理縮合形成的一類多孔有機晶體材料。 Imine COFs材料具有大的比表面積、高孔隙率、易功能化和可設計性強等優點，已成為近年研究最廣泛的一類COFs材料。從設計、合成方法和應用等方面綜述了Imine COFs材料的研究進展；基於該領域現狀，概述了在新型COFs材料構築及工業化應用進展上目前存在的困難，提出了優化合成方法、探索工業化應用條件、開發多功能複合奈米Imine-COFs及闡明材料理化性能基本原理等未來研究趨勢。

共價有機框架（Covalent Organic Frameworks，COFs）材料是一類具有永久孔隙和高度有序結構的結晶多孔有機聚合物。雖然存在如鑽石、碳化矽和氮化硼等天然擴展的有機框架結構，但沒有其他人工合成的類似物。直到2005年Yaghi研究小組利用「動態共價化學」原理，成功將小型的對稱有機單體合成擴展的多孔結晶共價有機框架。

儘管COFs材料在包括有機溶劑在內的多種化學環境中具有很高的熱穩定性和結構剛性，但易於水解分解。這是由於在可逆反應形成COFs的過程中會產生水作為副產物，根據Le Chatelier原理，反應介質中過量的水會促進逆向反應，從而導致COFs分解。尤其是環硼氧烷和硼酸酯COFs，通常在與濕氣或水直接接觸時會發生結構降解。因此，在將COFs材料用於任何實際應用之前，其穩定性是需要解決的問題之一。為了建構兼具熱穩定和化學穩定的多孔晶體COFs，更通用和穩定的基於亞胺鍵的COFs（Imine COFs）逐漸成為焦點。 Imine COFs不易水解分解，因為它們是需要少量酸催化、由pH誘導的可逆反應生成的結晶材料。

Imine COFs主要透過芳香胺和芳香醛在有機酸或路易斯酸催化下縮合生成。相較於硼類COFs（合成方法簡單但易水解）和三嗪類COFs（熱穩定性好但合成條件苛刻，合成方法局限於離子熱法），Imine COFs化學和熱穩定性好，合成條件相對溫和，合成方法多樣（溶劑熱、微波、機械研磨、室溫和界面合成法等），並能穩定存在於常用有機溶劑、水，甚至強酸、強鹼溶液中。 Imine COFs材料因其超高的比表面積、奈米尺寸孔洞、高孔隙率和優異的物理化學穩定性，成為目前研究最廣泛的一類COFs材料。

亞胺類共價有機框架的設計與簡介

亞胺類共價有機框架的分子拓樸設計

Imine COFs材料拓樸結構的構建大都基於構築基元本身的剛性、長度和連接基團的形狀。根據網狀化學（即利用強化學鍵作用將分子組裝成具有重複週期性的骨架結構）原則設計Imine COFs拓撲結構時，通常選擇含苯環的剛性單體。二維（2D）和三維（3D）COFs材料的構築可以透過設計具有2D（3D）拓樸結構的構築基元來建構。

Imine COFs的設計概念可以透過塊模型進行簡化說明（圖1），每種剛性單體都被簡化為特定的幾何形狀。剛性單體以共價鍵結合，隨後產生具有特定拓樸結構的原子層和離散的奈米孔。原子層透過分子間作用力以每個單體單元重疊的方式堆疊排列，構成Imine COFs的高度有序結構。理論上，Imine COFs的平面和層間結構均可透過單體結構預先設計。

圖1 2DImineCOFs（a）與3DImineCOFs（b）塊模型簡化合成設計概念

亞胺類共價有機框架簡介

亞胺類共價有機骨架（Imine Covalent Organic Frameworks，Imine COFs）是有機芳香胺和芳香醛單體根據席夫鹼反應原理縮合形成的一類多孔有機晶體材料，主要類型為胺與醛縮合形成的亞胺鍵（C=N），圖2和圖3簡述了經典2D和3D Imine COFs的合成反應。

圖2 經典2D Imine COFs合成反應

圖3 經典3D Imine COFs合成反應

1.二維亞胺類共價有機框架簡介

2011年，王為主題組以均三苯甲醛和對苯二胺為有機單體，合成了首例2D Imine COFs——COF-LZU1；透過負載醋酸鈀製得材料Pd/COF-LZU1，並將其應用在Suzuki-Miyaura偶聯催化反應，是首例Imine COFs材料作為催化劑載體，應用於異相催化領域。

2011年，Yaghi研究組以對苯二甲醛和5，10，15，20-四（4-氨基苯基）卟啉為單體，透過席夫鹼反應製備了具有高電荷遷移率的2D Imine COFs——COF-366，這種結合了熱穩定性、導電性、高電荷遷移率和孔隙率的COFs材料極大地推動了未來光電系統以及具有異質結型太陽能電池的開發設計。

2012年，Banerjee研究組以對苯二胺、2，5-二甲基- 1，4-對苯二胺和1，3，5-三醛基間苯三酚為單體，基於烯醇-酮互變異構，製備了2種對熱和鹼具有高度穩定性的2D Imine COFs－TpPa-1和TpPa-2，其獨特的片狀結構可作為奈米粒子摻雜的載體，豐富了催化領域的應用前景。

2016年，王為主題組以手性單體芳香二氨基手性吡咯烷和有機單體1，3，5-三醛基苯和1，3，5-三醛基間苯三酚為構築基元，合成了具有手性結構的Imine COFs——LZU-72和LZU-76，其用作非均相有機催化劑表現出了結構穩定性和高活性，為構建功能性COFs材料開闢了新的途徑。

2016年，趙新課題組透過選用對稱單體陸續合成了同時具有雙孔結構的2D Imine COFs——Dual-Pore COF、SIOC-COF-5和SIOC-COF-6、COF-B Pd A和COF -TPDA，以及具有三孔結構的SIOC-COF-1和SIOC-COF-2，多孔COFs材料的開發提供了更高的靈活性和選擇性，為適應更複雜的反應系統提供了平台。

2020年，Dichtel研究組以1，3，5-三（4-氨基苯）苯和對苯二醛和單體，合成了對高極性溶劑（例如乙二醇和水）有較好反應（顏色變化）的2D Imine COFs－TAPB-PDA-OH COF，由於互變異構（亞胺醇-酮烯胺）引起的電子結構變化，使其在提供快速、可逆感測的同時保持長期穩定性，這將激發能夠對複雜材料中揮發性分析物進行感測響應設備的開發。

2、三維亞胺類共價有機框架簡介

2009年，Uribe-Romo研究組以四（4-氨基苯基）甲烷和對苯二甲醛為反應單體，在溶劑熱條件（120℃、72h）下根據席夫鹼反應合成了首例3D亞胺鍵COFs——COF-300。這種3D框架材料表現出了良好的熱穩定性、化學穩定性、高BET比表面積（1350 /g）和永久開放孔隙，為3D COFs材料多樣性奠定了基礎。

2013年，鄒曉東研究組以聯苯二甲醛和四（4-氨基苯基）甲烷為單體，合成了具有單晶結構的3D Imine COFs－COF-320；COF-320表現出穩定的多孔結構和大的BET比表面積（2400 /g）。單晶樣品的成功建造將為解決新型COFs材料結構確定過程中的問題提供有力幫助。

2014年，嚴玉山研究組以1，3，5，7-四氨基金剛烷和1，3，5-三醛基苯和1，3，5-三醛基間苯三酚為單體，合成了2種具有尺寸選擇性催化性能的3D Imine COFs，BF-COF-1和BF-COF-2，並在Knoevenagel縮合反應中均表現出優異的催化活性、高轉化率和良好的可回收性，這會激發具有理想結構單元、多孔功能化的新型3D Imine COFs材料的開發。

2015年，汪成課題組以1，3，6，8-四（4-醛基苯基）芘和四（4-氨基苯基）甲烷為單體，合成了用作螢光感測檢測硝基爆炸物的3D Imine COFs——3D-Py-COF，其獨特的雙重互穿pts拓撲結構賦予了材料優異的熱穩定性和高BET比表面積，並為設計和合成其他拓撲結構和功能單元的新型3D COFs提供理論指導。

2018年，Yaghi研究小組報告了3D Imine COFs單晶的合成和結構解析，高品質的單晶能夠獲得精確的粉末衍射數據，這將為構建合理COFs結構提供助力。

得益於其良好的熱穩定性、化學穩定性及高反應活性，近年來，基於亞胺鍵的各類新型COFs材料被陸續開發報道，並在吸附、傳感、儲能、催化和生物應用等領域表現出極大的潛力和應用價值。

亞胺類共價有機框架的合成方法

在設計Imine COFs合成策略時，為了獲得高結晶度和高比表面積的材料，需採用適當的反應方法來調控共價鍵的生長方向與分子堆疊的結晶速率。目前，用於合成Imine COFs的主要方法有溶劑熱、微波、機械研磨、室溫和界面合成法。

溶劑熱合成法

溶劑熱合成法最早由Yaghi研究組用於合成COF-1和COF-5。溶劑、單體和催化劑的選擇，反應時間和溫度以及反應的可逆性是影響溶劑熱合成法製備結晶型多孔Imine COFs的關鍵因素。此方法一般是將構築單體、催化劑和溶劑加入適當的器皿中，混合物經過短時間的超音波處理，脫氣後在適當的溫度下反應。反應結束後，經沉澱、離心（或過濾）後收集產物，並以適當的溶劑洗脫，最後經真空乾燥後取得晶體COFs材料。溶劑熱法是合成Imine COFs材料的經典方法（表1），製備的Imine COFs材料普遍具有大的BET比表面積，較好的熱穩定性；但其高溫高壓的苛刻合成條件、較長的反應週期，大大限制了ImineCOFs材料的工業應用。

表1 溶劑熱法製備經典ImineCOFs的合成條件

微波合成法

微波合成法最早由魏浩研究組用於快速合成TpPa-COF，以1，3，5-三甲酰基間苯三酚和對苯二胺為反應單體，經微波輻射100℃後加熱反應1h，生成Imine COFs的BET比表面積達724 /g。此方法一般是將適當的有機單體、溶劑等在氮氣或真空下密封於微波管中，並在一定時間、溫度（100℃左右）下攪拌加熱。反應結束後，Imine COFs一般以均三甲苯和丙酮洗滌，接著以四氫呋喃為萃取劑進行索氏萃取去除雜質，最後進行真空乾燥。微波合成法能有效抑制產物中雜質的吸附，同時提高Imine COFs反應速率和材料的比表面積。但是，過快的反應速率常導致Imine COFs結晶結構反預期生長，致使材料結晶性差。

機械研磨法

機械研磨法最早由Biswal研究小組報道，以1，3，5-三甲醯基間苯三酚和對苯二胺及其衍生物為反應單體，室溫下無溶劑機械研磨，透過反應物顏色變化推斷產物的形成過程，製成TpPa-1、TpPa-2和TpBD。隨後，Banerjee研究小組開發了液體輔助研磨方法，將單體三醛基間苯三酚和對二氨基聯苯放入研缽中進行研磨的同時，向混合物中加入少量對甲苯磺酸一水合物溶液作催化劑，藉由促進反應物的均勻性提高反應速率和結晶度。與傳統合成方法相比，機械研磨法獲得的COFs材料保留了相同的孔道和晶體結構，但比表面積較低。其操作簡單、條件溫和等優點在推動材料大規模合成及應用上具有推動作用。

室溫合成法

室溫合成法是一種環保、經濟、簡單且有效率的合成方法。此方法一般是將剛性有機單體分別溶解在適當的溶劑中，超音波處理後在室溫下混合，接著在手動搖晃下加入一定濃度的醋酸。靜置反應一定時間後（1~3d），用甲醇和四氫呋喃反覆洗滌並在室溫環境條件下乾燥2d。張建玲主題組以1，3，5-三甲醯基苯和對苯二胺為有機單體，4.5Mpa、室溫條件下在/水溶劑中24h合成了COF-LZU1；室溫下製備的COF-LZU1 BET比表面積（678 /g）遠高於溶劑熱法合成的BET比表面積（410 /g）。此外，的加入會導致水溶液的黏度降低，促進了質傳並有利於奈米COFs粒子的形成；且4.5Mpa的高壓有利於COFs結晶度增加。 Dichtel課題組以作催化劑，1，4-二噁烷和均三甲苯（體積比為4:1）作溶劑，室溫下10min內成功製成TAPB-PDA COF，與傳統的溶劑熱合成法（反應溫度>70℃ 、反應時間>24h）相比，在室溫下，耐水路易斯酸（如金屬三氟甲磺酸鹽）可有效加速2D Imine COFs的形成。儘管室溫合成法仍有反應週期較長等問題，但其反應條件溫和、操作簡單、環境友善等優點，使其成為製備各類COFs材料的理想方法之一。

介面合成法

COFs材料一般為穩定的不溶性固體粉末材料，後續加工困難，大大限制了其應用範圍。因此，研究人員開發了使單體在兩相界面處反應直接製備COFs薄膜的界面合成法。界面合成法製備Imine COFs最早由張偉課題組報道，以對苯二甲醛和1，3，5-三己基-2，4，6-三（4-氨基苯基）苯為單體在空氣與水的界面處合成了0.7nm厚度的2D獨立單分子層Imine COFs。吳洪研究小組報告了首例採用氣固界面法製備超薄Imine COFs膜，穩定的氣固界面能夠克服高溫對兩相界面的擾動影響，從而大幅縮短製備時間；製備的超薄膜不僅具有高結晶度，同時表現出了超高的溶劑通量和優異的分子分離性能。儘管界面合成法的合成條件相對苛刻，但其很好地解決了COFs材料可加工性差等問題，極大地拓展了COFs材料的應用領域並為合成高結晶度、大尺寸COFs膜開闢了新的平台。

應用

由於Imine COFs出色的物理化學特性、高結晶度、大表面積和永久孔隙率，使其已在吸附、螢光和感測檢測、儲能、催化和生物功能化應用等領域顯示出巨大的應用潛力。

吸附

Imine COFs一般為穩定的不溶性固體粉末材料，為了應用於工業吸附，材料需進一步加工。 2021年，Daniel研究小組報導了透過溶膠凝膠轉變、溶劑交換和超臨界活化的三步驟法合成了一系列由純亞胺基COFs製成的超輕COFs氣凝膠整料。以1，3，5-苯三甲醛或對苯二甲醛和1，3，5-三（4-氨基苯基）苯和1，4-二氨基苯作反應單體，在室溫下生成系列亞胺基COFs。產生的COFs氣凝膠具有3D海綿狀結構，保持了原料COFs材料的微孔和中孔率，並顯示出前所未有的低密度（0.017g/至0.02g/ ）以及中孔和大孔的分層多孔結構。為了進一步將亞胺基COFs氣凝膠用於實際應用，2022年，該研究小組報告了基於Imine COFs氣凝膠製備的具有厘米級直徑的超大自支撐COFs膜。 COFs自支撐膜保持了原始結晶度和多孔性並顯示了機械性能（楊氏模量和柔韌性）的增強，能夠用於壓力條件下的/或/氣體分離過程。這種合成方法為生產具有可控尺寸和厚度的大型COFs自支撐膜開闢了新的途徑。

方千榮課題組設計了2種不同尺寸的新型八醛基官能基立方結構單體，並基於此報道了2種具有bcu網狀結構的3D Imine COFs——JUC-588（微孔）和JUC-589（中孔）。 2種COFs材料均顯示出高度結晶結構、優異的熱穩定性和化學穩定性以及較大的BET比表面積（JUC-588為2728 /g，JUC589為2482 /g）。在273K、100kPa下，JUC-588和JUC-589對的吸附量分別高達67 /g和40 /g，遠高於的吸附量（JUC-588為16 /g，JUC-589為12 /g）和的吸附量（JUC-588為6 /g，JUC-589為5 /g）；此外，JUC-588和JUC-589在77K時的儲氫容量分別為245 /g和211 /g，高於多數多孔材料，例如PAF-1（179 /g）、MOF-177（139/g）和CTC-COF（125 /g）。與常見的2D COFs材料不同，由於構築單體有限和結晶問題，3D COFs材料在多樣性、穩定性和功能化方面仍有缺陷。 JUC-588和JUC-589的開發研究提供了一種透過提高剛性構築單體的節點建構（8連接）來合成穩定3D COFs結構的一般策略，並促進了3D COFs材料結構多樣性的擴展。

螢光與感測檢測

將發光段合理地預先設計在Imine COFs框架結構上並賦予材料發光活性，對於探索螢光與感測應用至關重要。陳琦研究小組報告了一種用於快速吸附和選擇性檢測放射性碘的超穩定螢光2D Imine COFs，以1，3，5-三（4-氨基苯基）苯和2，5-二甲氧基-1，4二甲醛為有機單體製備TPB-DMTP-COF，並透過後修飾合成了一種新型吸附劑COF-PA。吸附劑中的喹啉和苯乙炔功能性單體，能夠用於對放射性碘的雙重化學吸附。在所有已報導的2D COFs中，COF-PA顯示了最快的吸附速率（1.3g/h），並且在強酸（12mol/L HCl）和強鹼（14mol/L NaOH ）環境下仍保持良好的結晶度。同時，COF-PA在365nm的紫外光激發下表現出明亮的黃色螢光，當添加碘時螢光被有效地淬滅並驗證了對碘的特異性淬滅。特異性官能基的引入使這種具有強穩定性、高吸附能力的Imine COFs材料在未來靈敏檢測應用方面表現出極大的應用前景。

Imine COFs中的亞胺鍵高度極化，這阻礙了電子離域並表現出弱螢光強度，而層間π-π堆疊會引發因聚集誘導的螢光猝滅效應。基於此，陳琦課題組透過引入有機硼化合物解決了這個問題，側鏈含50%羥基（2，5-二羥基對苯二甲醛）的Imine COFs透過與配位（羥基上的O原子和亞胺鍵上的N原子與BF3配位），改變了亞胺鍵的電子雲分佈，使非螢光的COF-OH轉變為螢光的B-COF。前後樣品的表徵顯示：改質未影響B-COF的晶體結構和比表面積，且B-COF在紫外線激發下發出紅色螢光。 Imine COFs與有機硼化物協調以產生獨特的光學特性促進了螢光感測功能性COFs材料的開發設計；同時，這將激發對於因連接鍵極化引發的螢光弱化問題的探索。

儲能

Imine COFs骨架中具有良好電化學儲能位點的亞胺基團，此外，亞胺鍵可以避免有機小分子在電解液中的溶解，其具有作為電極的潛力，已被研究用於超級電容器、鋰離子電池和鋰硫電池。

陳琦主題組透過一鍋法三組分串聯反應將季銨鹽基團（碘甲基三甲基碘化銨）「嫁接」到COFs孔通道上，合成了陽離子介孔Imine COFs－COF- NI。介孔COF-NI被用作Li-S電池正極主體，結果表明，季銨陽離子的存在可提高捕獲多硫化物陰離子的能力並防止它們擴散到電解質中，有效抑制了中間體多硫化鋰物質在Li-S電池中的「穿梭」效應；同時，陽離子COF-NI硫正極在100次循環後仍保持758mAh/g的放電容量。利用後功能化的Imine COFs作為基底框架，建造具有高容量和長期穩定的Li-S電池，將為COFs材料作為硫化正極材料的合理設計提供思路，並促進高性能Li-S電池的研發。

王克亮課題組透過建構具有協同效應的異質結構@COF-LZU1（FO@LZU1），為克服鋰離子電池中基電極材料的體積膨脹問題提供了一種有效的方法。他們透過靜電紡絲、水熱處理和熱處理製備了非團聚α-奈米棒；以1，4-二氨基苯和1，3，5-三甲醯基苯為反應單體，基於席夫鹼反應，在α-奈米棒的外表面合成了具有剛性六邊形通道的COF-LZU1。透過最佳化1，3，5-三甲醯基苯的含量，最終製備出具有無機-有機異質結構的FO@LZU1。將FO@LZU1用作鋰離子電池的電極材料後，在0.1A/g下循環300次後，表現出2171mAh/g的可逆容量，在1A/g下循環500次後表現出1185mAh/g的可逆容量，均優於先前報告的基於電極材料的可逆容量，這意味著FO@LZU1電極將表現出更好的鋰儲存性能。隨著結構與性能相關性的進一步研究，這種獨特的無機-有機異質結構將為製備可設計的高性能電極材料提供新的思路。

催化

得益於亞胺鍵和金屬配體之間的強配位，2D Imine COFs已被陸續開發用作非均相催化劑載體。例如，Pd（II），Ni（II）和Cu（II）已被報道透過配位作用負載到Imine COFs骨架中。近年來，研究人員將注意力轉向雙金屬催化劑的研發，與傳統單金屬催化劑相比，雙金屬催化劑可提供更高的活性、選擇性和穩定性以適應更複雜的反應系統。例如，2016年，高艷安課題組設計並合成了一系列含有2種不同氮配體以選擇性配位Rh（II）和Pd（II）的2D COFs，並在一鍋法加成-氧化串聯反應中表現出優異的催化活性。同年，該研究小組報告了一種Mn/Pd雙金屬對接的COFs，並在赫克（Heck）- 環氧化串聯反應中顯示出高催化活性。

作為先前工作的延續，2022年高艷安課題組又報告了一種基於2D Imine COFs的雙金屬對接材料，其在一鍋法偶聯/氧化級聯反應中表現出高催化活性。他們通過四支鏈5，10，15，20-四（4-氨基苯基）卟啉和線性2，5-二羥基對苯二甲醛、1，4-苯二甲醛三組分的席夫鹼縮合反應合成了層狀2D COFs——TADP-COF。隨後，Cu（II）離子首先與亞胺基團及其相鄰的羥基和卟啉單元配位，Pd（II）離子與相鄰COF層中剩餘的亞胺位點結合製成Pd（II） /Cu（II）@TADP-COFs。其優異的催化性能歸因於其大的BET比表面積（486 /g）、一維開放通道和分散的活性位點；此外，反應底物的普適性及循環穩定性（循環5次無明顯催化活性和產率損失）使其成為廣泛催化反應的理想非均相催化劑候選者。雙金屬甚至多金屬Imine COFs催化劑載體的「研發熱」預示著多功能化COFs材料的研究設計將是大勢所趨。

生物功能

Imine COFs出色的熱穩定性、化學穩定性和結構可設計性使其顯示出生物相關的應用潛力。趙彥利研究組以1，3，5-三甲醯基苯和2種氨基衍生物，2，4，6-三（4-氨基苯基）-s-三嗪和4，4'-聯苯二胺，為有機單體製備了2種用作藥物奈米載體的Imine COFs，PI-2-COF和PI-3-COF。透過負載抗癌藥物5-氟尿嘧啶證實了載藥COFs可以被癌細胞內吞，其表現出了低細胞毒性和高穩定形態，填補了COFs材料在藥物傳輸領域的空白。

張輝課題組報告了Imine COFs在傷口癒合方面的應用前景，透過Sciffe-base反應製備了負載薑黃素的COFs（CUR@COF），並進一步摻入聚己內酯奈米纖維膜得到CUR@COF/ PCL NFMs，它可以透過降低發炎因子的表達和增強血管生成的表達來加速傷口癒合和皮膚再生。肖冬榮主題組以四（對氨基苯基）甲烷與1，3，6，8-四（4-甲酰基苯基）芘為有機單體成功合成了具有電化學發光（ECL）活性的Imine COFs（ Py-POP），用於超靈敏檢測MicroRNA-155（miRNA-155）。由於早期癌症生物標記的濃度很低，臨床診斷無法檢測，因此開髮用於癌症早期診斷的超靈敏ECL生物感測器尤為重要；miRNA-155與氣喘、動脈硬化和子宮頸癌等一系列疾病相關，超靈敏檢測miRNA-155具有實際意義。 Py-POP的ECL強度和效率分別是相同條件下1，3，6，8-四（4-甲醯基苯基）芘單體的3.1倍和1.5倍，並對1× mol /至1× mol/濃度的miRNA-155具有敏感反應，檢測極限為3.26× mol/ 。這項工作為克服螢光猝滅效應以增強ECL發射提供了一種新的可行策略，並為利用高性能ECL材料製造超靈敏感測器開闢了新途徑，極大拓寬了COFs材料在生物功能領域的應用。

結論

與其他多孔材料（如無機沸石、金屬有機框架、籠狀化合物和無定形多孔有機聚合物）不同，COFs是一類獨特的聚合物，可透過構築基元的拓撲性質進行結構預設計，以可逆或不可逆的化學反應驅動並呈現結晶度和結構完整性。其中，Imine COFs材料因其出色的物理化學特性、高結晶度、大的比表面積和永久孔隙率，已在吸附、感測、儲能、催化和生物應用等領域表現出極大的潛力和應用價值；然而，針對Imine COFs材料的相關性研究仍局限於透過不同構築單元及連接方式製備新型材料，其很大程度被限制在實驗室的門內。因此，除了要開發新的有機配體、合成條件、潛力應用來實現理論與實驗的完美結合外，功能化COFs材料的研究設計將是大勢所趨。

為了促進Imine COFs材料的發展和工業化應用，可以從以下4個方面展開研究：（1）優化合成條件，降低成本；（2）改進COFs材料可擴展性、可加工性，以適合實際工業應用需求；（3）設計新型有機功能配體，開發多功能複合奈米COFs材料，拓寬COFs材料應用領域；（4）闡明COFs材料結構與性能的相關性，揭示其相關理化性能的基本原理。可以預計，隨著其在化學、物理和材料科學等方面的深入應用，Imine COFs材料的深度和廣度都將進一步增長。