近日，化学学院兰亚乾教授团队在国际化学顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上连续发表两项重要研究成果。

第一项成果以“Reticular Synthesis of 3D Metal Cluster-based COFs with Record High-Connectivity for Efficient Photocatalytic H2O2 Synthesis”为题发表。该研究通过将具有8连接的铝簇基构建单元（称为Al8-8c）与线性二醛连接体共价缩合，合成了两种结晶的 [8+2]连接的金属簇基共价有机框架（MCCOFs）并展现出高效的光催化O₂到H₂O₂的转化性能。化学学院副研究员张蜜为论文第一作者，兰亚乾教授、严勇教授和路猛副研究员为通讯作者，我校为第一完成单位。

通过共价键连接将金属簇与有机构建单元组装形成晶态多孔MCCOFs材料，是网状合成领域的一种新策略。然而迄今为止，目前已报道的金属簇基MCCOFs结构仅实现了2、3、6连接。由于在金属簇中引入共价多连接节点存在困难，因此发展更高连接度的MCCOFs结构仍然本领域的一个巨大挑战。本团队利用8连接的金属簇和2连接线性二醛基构建单元，设计构建了两种[8+2]三维MCCOFs，从而扩展了三维高连接MCCOFs结构库。此外，得益于合适的能带结构和高效的光生电荷转换能力，这些AlCCOFs表现出优异的光催化氧气转化为过氧化氢的性能。其中，AlCCOF-1和AlCCOF-2的H2O2产率效率分别为16794.69 μmol g-1 h-1和14335.90 μmol g-1 h-1。此外，通过原位电子顺磁共振（EPR）、原位傅里叶变换红外光谱（FTIR）和密度泛函理论（DFT）计算研究了两种AlCCOFs在H₂O₂光合成中的结构-功能关系。本研究首次报道了具有8连接簇单元的高连通性MCCOFs，这是迄今为止合成的基于金属簇基COFs中的最高连接性，显示出利用具有多连接节点的金属簇通过共价键构建复杂网状框架的巨大潜力。

另外一项研究成果以“Three-Motif Molecular Junction Covalent Organic Frameworks for Symmetric All-Organic Lithium-Ion Battery”为题发表，报道了一种三基元分子结COFs材料，可用于全有机对称锂离子电池。这种三基元分子结COFs同时具有正极活性官能团羰基、负极活性偶氮基和双极性三嗪基，组装的全有机对称电池可实现高电流密度下的稳定循环，并具有高的能量密度。博士研究生冯文海为论文第一作者，陈宜法教授为通讯作者，我校为唯一完成单位。

有机电极材料因其轻质、环保、可设计性强等优势，被视为下一代电池材料的重要选择。然而，现有的有机电极材料在有机电池特别是全有机对称电池（SAOBs）中的应用仍面临诸多挑战，例如难以同时满足正负极电压需求、电极兼容性差以及工艺复杂等。尽管已报导一些小分子和共价有机聚合物用于对称全有机电池，但其溶解性高或功能性单一等问题限制了这些有机电极材料的实际应用。团队通过熔融聚合法，将正极活性官能团羰基、负极活性官能团偶氮基和双极活性官能团三嗪基集成于单一材料中，制备得到三基元分子结共价有机框架（TAT-AZO-COF）并成功应用于全有机对称锂离子电池。在半电池性质测试中，当TAT-AZO-COF用作正极材料时，表现出优异的倍率性能，在0.1 A g-1下表现出541 mAh g-1的高可逆比容量，活性位点利用率为95.6%，在10 A g-1大电流下，循环2000次仍保持160 mAh g-1的容量。用作负极材料时，在活化后容量达到1054 mAh g-1，远超其理论值（486 mAh g-1）。该材料组装的全有机对称电池在10 A g⁻¹高电流密度下循环10000次后仍保持90 mAh g-1容量，能量密度高达125 Wh kg-1（1 A g-1）。原位FT-IR、XPS等表征结合理论计算揭示并验证了TAT-AZO-COF的多步锂化机制，该成果为多功能有机电极材料的设计和应用提供了参考。

论文1链接：https://doi.org/10.1002/anie.202507624

论文2链接：https://doi.org/10.1002/anie.202508937