综述：共价有机框架材料与吸附萃取技术集成用于药物、激素和个人护理产品的定量分析

本综述系统探讨了共价有机框架（COF）材料在固相萃取（SPE）、磁性固相萃取（MSPE）等吸附萃取技术中的应用，重点评述其通过高比表面积、可调孔隙结构和特异性吸附能力，实现对持久性有机污染物（POPs）的超痕量检测（低至ng/L–pg/L级），为环境、食品及生物样本中药物、激素等污染物的精准分析提供技术支撑。

　　

Preparation of COFs and COF-based nanocomposites

共价有机框架（COFs）是由碳、氮、氢、硼、氧等轻元素通过强共价键（如B–O、C–N、C=N）构建的结晶多孔材料。其合成基于网状化学原理，通过可逆缩合反应（如硼酸缩合、席夫碱反应、三嗪形成反应）实现模块化构建。COFs可通过溶剂热法、微波辅助法、机械化学法等方法制备，并通过功能化修饰（如磁性纳米粒子复合、碳纳米管杂化）增强其吸附性能与操作便利性。

Characterization of COFs and COF-based nanocomposites

COFs及其纳米复合材料的表征需综合运用多种技术：X射线衍射（XRD）验证晶体结构，氮气吸附-脱附测定比表面积和孔径分布，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察形貌，傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）分析化学组成，热重分析（TGA）评估热稳定性。这些特性直接决定其在吸附萃取中对目标分析物的选择性和容量。

COFs-based sorptive extraction techniques

COFs作为吸附剂已广泛应用于多种萃取技术：

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  固相萃取（SPE）：COFs填充柱或膜用于富集水样、生物体液中的药物和激素；

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  磁性固相萃取（MSPE）：Fe₃O₄@COF复合材料可通过外磁场快速分离，适用于复杂基质中痕量污染物的提取；

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  固相微萃取（SPME）：COFs涂层纤维用于气相色谱（GC）或高效液相色谱（HPLC）进样前的高效萃取；

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  分散固相萃取（d-SPE）和搅拌棒吸附萃取（SBSE）：通过分散或搅拌增强传质效率，缩短萃取时间。

Performance and comparison of different sorptive extraction technique–based covalent organic frameworks

COFs基材料在多种萃取技术中展现出卓越性能：对双酚A、雌激素、抗生素等污染物的吸附容量可达100–500 mg/g，检测限（LOD）低至0.1–10 ng/L，线性范围覆盖3–4个数量级，重复使用性良好（循环5–10次后吸附效率保持85%以上）。与传统吸附剂（如C18、活性碳）相比，COFs凭借其可设计的功能基团和规整孔道，显著提高了选择性和抗基质干扰能力。

Current challenges, emerging strategies, outlook, and perspectives

当前COFs应用面临的主要挑战包括：细颗粒填充导致的高背压、粒径不均引起的聚集效应、大规模合成重复性差、以及复杂环境中长期稳定性不足。新兴策略聚焦于：开发毫米级COFs球或整体柱以降低背压，构建核壳结构抑制团聚，利用绿色合成路线提升可持续性，并探索机器学习辅助设计功能化COFs。未来研究方向将倾向于开发多功能COFs复合材料，集成传感与萃取功能，推动其在现场快速检测和自动化分析中的应用。

Conclusions

COFs作为一种高性能吸附材料，通过结构与功能的精准设计，在吸附萃取技术中展现出巨大潜力。其高孔隙率、可调表面化学和优异稳定性，使其能够高效萃取环境、食品和生物样本中的超痕量污染物（如药物、激素、个人护理产品）。未来通过解决材料成型、规模化制备和稳定性问题，COFs有望成为新一代样品前处理技术的核心材料。