木材作为重要的林业生物质和社会生产资源，其高效利用途径开发和高附加值应用是林业工程领域的重大追求。近年来，利用木材的天然微纳结构和化学特性，结合先进的孔道调控和界面修饰技术制备纳米复合木材，为木材的高端化应用带来了新机遇，但功能性木材的精密设计与高效制备仍十分挑战。
日前，福建农林大学材料工程学院生物质化学工程与机能材料团队游昕达副教授在Cell Reports Physical Science发表了题为“Interfacial synthesis of covalent organic framework composited woods for ultrafast ion conduction”的研究论文，该研究通过界面合成技术制备了共价有机框架复合木材并将其应用于离子传导器件。该制备方法绿色、便捷、高效、通用，为木材高值化利用提供了新思路与新方法，相关成果已申请发明专利（CN202211253352.9）。
团队提出界面限域策略制备了离子型共价有机框架（Ionic covalent organic framework, iCOF）复合木材，其中木材可提供定向传质通道，iCOF荷电基团作为离子传输位点。制备过程中，亲水木材基质可储存水相氨基单体并与油相醛基单体反应，利用油-水界面将晶体的反应-结晶过程限制在木材内部，在外部溶液中并不形成产物，进而提高COF生长效率并获得高结晶度。作为概念验证，基于TpPa-SO3H COF的复合木材展现出优异的锂离子传导率（7.0×10−4 S cm−1）和机械强度（33.0 MPa），可在模拟电路中作为离电导体使用。此外，TpPa-SO3H COF的强荷电性赋予了木材接触杀菌机制，在不释放有害杀菌剂的前提下抵御细菌与真菌侵染，有效避免了木质离子导体在潮湿环境应用的霉变问题。该界面合成技术可实现复合木材的批量制备和溶剂循环利用，并拓展至不同类型树种和iCOFs，为新型木质离子导体的设计开发与绿色制备提供新途径。
图1. COF复合木材的性质
图2.COF复合木材的批量制备
福建农林大学材料工程学院游昕达副教授和黄彪教授为论文通讯作者，福建农林大学材料工程学院为第一署名单位，材料工程学院2021级硕士生方兆丰为论文第一作者，化工和新能源专业本科生林宇辉、董智军、许文欣、齐艺颖和曾睿远参与了核心实验工作，宁波市计量测试研究院袁锦秋博士、宁波工程学院元家树博士、阿卜杜拉国王科技大学曹利博士及福建农林大学博士生朱峰和刘海雄、硕士生宋子凡亦参与了本课题。本研究得到国家自然科学基金(22208052)、福建省自然科学基金（2022J01145）、福建省科技计划项目（2022N5014）、福建省科技创新重点项目（2022G02004）和福建农林大学杰出青年科研人才计划项目（Kxjq21014）资助。
来源：福建农林大学
编辑：黄灵箫
审核：王晓锋
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