纳米级多级共价有机框架材料比表面积对开管毛细管电色谱分离性能的影响机制研究

本研究针对共价有机框架（COFs）作为色谱固定相比表面积与分离性能关联机制不明确的问题，通过调控醋酸（HAc）用量制备了四种不同比表面积（1267-2226 m2 /g）的TPB-DMTP COFs，采用室温原位生长法制备开管毛细管电色谱（OT-CEC）柱。研究发现比表面积增加可提升分离效率但延长迁移时间，且存在最优比表面积范围（TPB-DMTP-0.4 COF展现最佳性能），为COFs固定相理性设计提供了重要依据。

　　

在色谱分离领域，共价有机框架（COFs）因其可调的孔隙结构和超高比表面积被视为革命性固定相材料，但其性能调控机制始终是未解之谜。尤其令人困惑的是：当COFs的比表面积（specific surface area）从1267 m²
/g跃升至2226 m²
/g时，分离效率究竟如何变化？是否存在"越大越好"的简单规律？这个问题的答案将直接影响下一代色谱柱的设计策略。

针对这一科学难题，华东师范大学的研究团队在《Journal of Chromatography A》发表了一项突破性研究。他们选择1,3,5-三(4-氨基苯基)苯-2,5-二甲氧基对苯二甲醛（TPB-DMTP）COFs作为模型材料，通过精妙调控醋酸（HAc）催化剂量（0.3-0.7 mL），成功制备出四种具有相同化学组成但比表面积梯度变化（1267-2226 m²
/g）的纳米球。借助室温原位生长技术，这些COFs被均匀修饰在毛细管内壁，构建出性能可比的OT-CEC分离系统，从而实现了比表面积变量的精准控制研究。

关键技术方法
研究采用动态光散射（DLS）和电子显微镜（SEM/TEM）表征COFs粒径分布，通过氮气吸附测试测定比表面积。OT-CEC分离实验使用紫外检测器，以电渗流（EOF）和涂层厚度作为控制变量。稳定性测试包含200次连续运行，通过保留时间和峰面积的相对标准偏差（RSD）评估重现性。

Characterization of TPB-DMTP COFs
电子显微镜显示HAc用量与COFs粒径呈负相关（0.3 mL HAc对应657 nm，0.7 mL对应213 nm）。比表面积测试验证了"粒径减小→比表面积增大"的规律，四种COFs的BET比表面积分别为1267、1573、1895和2226 m²
/g。值得注意的是，所有样品均保持相同的晶体结构和孔径分布，确保比表面积成为唯一变量。

Conclusions
以TPB-DMTP-0.4 COF（1573 m²
/g）为模型柱时，其对中性/碱性/酸性分析物均展现优异分离能力（RSD<10%），且耐受200次以上重复使用。对比研究发现：比表面积增至2226 m²
/g时，虽然分离效率提升21%，但分析时间延长35%；而当比表面积低于1267 m²
/g时，峰容量显著下降。在排除EOF和涂层厚度干扰后，证实存在最佳比表面积窗口——过大比表面积导致传质阻力增加，过小则限制相互作用位点。

这项研究首次建立了COFs比表面积与OT-CEC性能的定量关系，破解了"不是越大越好"的性能调控悖论。其提出的"粒径-比表面积-分离性能"调控策略，不仅为COFs固定相设计提供了明确指导，更推动了色谱分离从经验探索向理性设计的范式转变。特别是室温原位生长技术的成功应用，为高稳定性色谱柱的工业化制备开辟了新路径。