由共價有機框架（COF）制造宏觀物體具有挑戰性，但對于充分利用其化學功能性和孔性具有重要意義。在此，通過水熱方法合成了COF/還原氧化石墨烯（rGO）氣凝膠。COF沿著2D石墨烯片表面原位生長，以3D方式堆疊，經冷凍干燥后，形成了具有分級多孔結構的超輕氣凝膠，經數次壓縮和膨脹，其結構沒有任何破壞。所構建的COF/rGO氣凝膠顯示出出色的吸附能力（吸收量> 200有機溶劑/克氣凝膠），可用于去除水中各種有機液體。此外，作為超級電容器裝置的活性材料，該氣凝膠在0.5 A g-1電流密度下，可提供高的電容量（269 F g-1）, 循環穩定性達5000次以上。
Figure 1. 合成COF/rGO氣凝膠的原理示意圖。a）制備COF/rGO氣凝膠的過程。b）TpDq-COF的空間填充模型。c）純COF和COF/rGO的PXRD圖譜，和模擬XRD圖。d) rGO，COF/rGO和COF的N2吸附-解吸等溫曲線。e)通過 NLDFT方法獲得rGO，COF/rGO和COF的孔徑分布。
Figure 2. COF/rGO氣凝膠的結構表征。a）放置在一片葉子上的超輕COF/rGO氣凝膠光學照片。b，c）COF/rGO的SEM圖像和d）TEM圖像。e，f）COF/rGO的AFM圖像和相應的高度情況。g）COF/rGO氣凝膠在不同最大應變時的應力-應變曲線。h）普通輕質材料的密度和合成溫度比較。
Figure 3. COF/rGO氣凝膠的吸附性能。從水中吸附染色的硅油a）和氯仿b）。c）吸附效率和d）循環穩定性。基于三個獨立測量，誤差線顯示了標準偏差。二甲基亞砜，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺和四氫呋喃分別縮寫為DMSO，DMF，DMA和THF。
Figure 4. 對稱超級電容器設備中COF/rGO電極的性能。a）rGO，COF/rGO和COF在50 mV s-1時的CV曲線。b）COF/rGO在不同電流密度下的恒電流充放電曲線。c）計算出的比電容和電容量。d）通過比較先前報道的COF基電容器，所制備的 COF/rGO顯示出高的電容器性能。e）循環穩定性評估。f）rGO和COF/rGO電容器的阻抗譜。
相關研究成果于2020年由柏林科技大學Arne Thomas研究組（第一作者Changxia Li），發表在Nat. Commun.期刊上。原文：Ultralight covalent organic framework/graphene aerogels with hierarchical porosity。
轉自《石墨烯雜志》公眾號：
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