设计具有羟基官能团的柔性脂肪族共价有机框架：一种用于高效提取和快速检测双酚类的新型平台

《Talanta》：Tailoring flexible aliphatic covalent organic frameworks with hydroxyl sites: A novel platform for efficient extraction and rapid detection of bisphenols

本研究设计了一种水合酸基柔性碳骨架（TFT-TAH COF），用于高效提取和灵敏检测双酚类内分泌干扰物（BPA、BPF等）。该材料通过尺寸适配、氢键及π-π相互作用实现高吸附容量（654–1111 mg g?1）和快速动力学（30秒达平衡）。结合分散固相萃取与高效液相色谱法，检测限低至0.03–0.1 ng mL?1，精密度≤5.7%，样品回收率89.8–101.6%。为环境监测和食品安全提供新方法。

　　本文主要探讨了一种新型的吸附材料——羟基功能化柔性脂肪族共价有机框架（TFT-TAH COF）在双酚类化合物（BPs）检测中的应用。双酚是一类广泛存在于化学产品、食品和水生环境中的内分泌干扰物，因其对生物体内源激素的合成、分泌、运输和代谢产生干扰，对生殖、免疫和神经系统构成潜在风险。因此，开发高效、灵敏的吸附材料对于保障生态系统和人类健康具有重要意义。

在众多吸附材料中，共价有机框架（COFs）因其独特的结构和化学稳定性，被认为是吸附BPs的有前景的选择。然而，传统的刚性芳香族COFs在分子识别能力方面存在局限，这主要源于其紧密的π-π堆积结构，使得功能性基团难以暴露在材料表面，从而影响其与目标分子的相互作用。为了克服这一问题，本文设计了一种基于柔性脂肪族连接单元的COF材料，即TFT-TAH COF。该材料通过将2,3-二羟基二碳酰肼（TAH）和1,3,5-三（4-甲酰基苯基）三嗪（TFT）作为构建单元，在溶热条件下进行聚合合成。

TAH中的柔性脂肪族连接单元具有丰富的暴露活性位点，这使得其能够通过氢键作用与BPs分子发生有效的相互作用。而TFT中的苯环结构则通过π-π作用增强对BPs的吸附能力。此外，TFT-TAH COF的高亲水性和大比表面积有助于BPs的快速质量传递，从而提高吸附效率。该材料不仅表现出优异的吸附性能，还具备快速达到吸附平衡的能力，仅需30秒即可完成吸附过程。其吸附容量达到654–1111 mg g?1，显示出较高的吸附能力。

为了实现对BPs的高效提取和灵敏检测，本文进一步开发了一种基于TFT-TAH COF的分散固相萃取（DSPE）方法，并将其与高效液相色谱（HPLC）技术相结合，采用荧光检测器进行分析。该方法在实际样品中的检测限低至0.03–0.1 ng mL?1，且具有良好的检测精度，相对标准偏差≤5.7%。通过实验测试，该方法在湖水、河水、饮用水、瓶装水和牛奶等实际样品中的回收率范围为89.8–101.6%，显示出良好的实际应用潜力。

本文的研究不仅为BPs的检测提供了新的技术手段，也为环境监测和食品安全领域提供了一种创新的吸附材料设计思路。传统的刚性芳香族COFs虽然在结构稳定性和结晶度方面具有优势，但在功能性基团的暴露和分子识别能力方面存在不足。相比之下，柔性脂肪族连接的COFs在结构多样性、活性位点的可及性以及分子识别效率方面表现出更高的性能。这使得其在吸附和分离应用中更具优势。

此外，本文还通过实验验证了TFT-TAH COF在不同环境和食品样品中的适用性。实验结果表明，该材料能够有效吸附多种BPs，包括BPA、BPF、BPAF和BPF。这不仅拓展了其在BPs检测中的应用范围，也验证了其在复杂基质中的稳定性。通过与高效液相色谱技术的结合，该方法能够实现对BPs的高灵敏度和高选择性检测，满足食品安全和环境监测的需求。

在材料合成和表征方面，本文详细描述了TFT-TAH COF的制备过程及其结构特征。通过粉末X射线衍射（PXRD）和Materials Studio软件分析，确认了该材料的晶体结构，并展示了其良好的结晶度和有序性。PXRD结果表明，TFT-TAH COF在3.7°处具有明显的衍射峰，对应于（110）晶面，进一步验证了其结构的稳定性。此外，该材料的高比表面积和多孔结构为其提供了丰富的吸附位点，从而增强了其对BPs的吸附能力。

本文还讨论了TFT-TAH COF在实际应用中的优势和潜在挑战。柔性脂肪族连接的COFs在结构设计上更具灵活性，能够适应不同分子的吸附需求。然而，其在合成过程中可能面临一定的技术难点，例如如何保持材料的稳定性，同时确保功能性基团的有效暴露。此外，如何在实际样品中实现高效的提取和检测，也是需要进一步研究的问题。

为了推动这一领域的进一步发展，本文提出了一些未来的研究方向。例如，可以探索更多类型的柔性脂肪族连接单元，以提高材料的吸附能力和选择性。同时，可以结合其他分析技术，如质谱或电化学检测，以实现更全面的BPs检测。此外，还可以研究如何优化材料的合成条件，以提高其稳定性和适用性。

本文的研究成果为BPs的检测提供了一种新的思路和方法，同时也为COFs材料的设计和应用开辟了新的方向。通过引入柔性脂肪族连接单元，不仅提高了材料的吸附性能，还增强了其在复杂基质中的适用性。这种材料的开发和应用对于保障食品安全和环境监测具有重要意义，也为未来的研究提供了宝贵的参考。

总之，本文通过设计和合成一种新型的羟基功能化柔性脂肪族COF材料，成功实现了对BPs的高效吸附和灵敏检测。该材料的结构特征和吸附性能使其在实际应用中表现出良好的潜力，为环境监测和食品安全领域提供了一种创新的技术手段。未来的研究可以进一步优化材料的性能，拓展其在更多领域的应用。