柏林科技大学Arne Thomas研究组（第一作者Changxia Li）--超轻共价有机骨架/石墨烯气凝胶具有分级多孔性

由共价有机框架（COF）制造宏观物体具有挑战性，但对于充分利用其化学功能性和孔性具有重要意义。在此，通过水热方法合成了COF/还原氧化石墨烯（rGO）气凝胶。COF沿着2D石墨烯片表面原位生长，以3D方式堆叠，经冷冻干燥后，形成了具有分级多孔结构的超轻气凝胶，经数次压缩和膨胀，其结构没有任何破坏。所构建的COF/rGO气凝胶显示出出色的吸附能力（吸收量> 200有机溶剂/克气凝胶），可用于去除水中各种有机液体。此外，作为超级电容器装置的活性材料，该气凝胶在0.5 A g-1电流密度下，可提供高的电容量（269 F g-1）, 循环稳定性达5000次以上。

Figure 1. 合成COF/rGO气凝胶的原理示意图。a）制备COF/rGO气凝胶的过程。b）TpDq-COF的空间填充模型。c）纯COF和COF/rGO的PXRD图谱，和模拟XRD图。d) rGO，COF/rGO和COF的N2吸附-解吸等温曲线。e)通过 NLDFT方法获得rGO，COF/rGO和COF的孔径分布。

Figure 2. COF/rGO气凝胶的结构表征。a）放置在一片叶子上的超轻COF/rGO气凝胶光学照片。b，c）COF/rGO的SEM图像和d）TEM图像。e，f）COF/rGO的AFM图像和相应的高度情况。g）COF/rGO气凝胶在不同最大应变时的应力-应变曲线。h）普通轻质材料的密度和合成温度比较。

Figure 3. COF/rGO气凝胶的吸附性能。从水中吸附染色的硅油a）和氯仿b）。c）吸附效率和d）循环稳定性。基于三个独立测量，误差线显示了标准偏差。二甲基亚砜，二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺和四氢呋喃分别缩写为DMSO，DMF，DMA和THF。

Figure 4. 对称超级电容器设备中COF/rGO电极的性能。a）rGO，COF/rGO和COF在50 mV s-1时的CV曲线。b）COF/rGO在不同电流密度下的恒电流充放电曲线。c）计算出的比电容和电容量。d）通过比较先前报道的COF基电容器，所制备的 COF/rGO显示出高的电容器性能。e）循环稳定性评估。f）rGO和COF/rGO电容器的阻抗谱。

相关研究成果于2020年由柏林科技大学Arne Thomas研究组（第一作者Changxia Li），发表在Nat. Commun.期刊上。原文：Ultralight covalent organic framework/graphene aerogels with hierarchical porosity。