CO₂排放所带来的严峻环境挑战亟待解决，碳捕获与转化技术的突破对于解决中国科协发布的2024十大工程技术难题之一（高效温和活化及大规模利用CO₂实现生态平衡）至关重要。传统的CO₂催化转化过程通常涉及气-液-固三相反应体系，其中气态底物与液态溶剂在多孔材料内孔隙空间的竞争问题尤为突出。由于溶剂分子易占据孔隙，导致气体分子在催化体系中的溶解度普遍偏低，从而导致活性较差。

针对此问题，最近中国科学院福建物质结构研究所黄远标研究团队在National Science Review（国家科学评论）期刊上发表了题为“Porous covalent organic framework liquid for boosting CO₂ adsorption and catalysis via dynamically expanding effect”的研究论文。该团队提出了液化剂液化多孔主体的策略，采用相态调控工程，成功调和了多孔性与流动性的矛盾，合成了一种基于共价有机框架（COF）材料的液态柔性多孔材料COF-301-PL（图1），该材料具有固体COF与液体材料的独特优势，确保了在保持流动性的同时具备对CO₂等气体的高吸附性能，实现了高效的CO₂捕获与多相催化。有意思的是，COF-301-PL兼具液体特性与“呼吸效应”，在液相中具有出色的传质能力，且其孔隙能在CO₂压力下动态膨胀与收缩。这一特性不仅增强了CO₂的存储，加速了传质过程，还优化了催化效率，使其在相同条件下优于传统固体吸附剂。

图1. COF-301-PL的结构及其合成方案。

凭借卓越的CO₂捕获能力，COF-301-PL在催化剂溴化四丁基铵存在下，可作为CO₂转化的存储库。它显著提升了CO₂在液相中的溶解度以及其与环氧化物分子转化为高价值环状碳酸酯的效率。与固体COF和单独的PEGS相比，COF-301-PL的催化效率分别提高了17倍和24倍。这一优势归功于COF-301-PL在高压下储存CO₂并逐步释放的能力，使其能够作为催化反应的CO₂储存库，从而无需连续供应CO₂，进而提升了工业过程的效率与节能性。

相关成果发表于National Science Review 2025, 12, nwaf032,(https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf032)。福建物构所陈子奥为论文第一作者，福建物构所黄远标研究员为通讯作者。研究工作获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、福建省创新之星人才项目的支持。特别感谢曹荣研究员的大力支持。该工作被Natl. Sci. Rev.杂志专门发表了以“Breakthrough in Porous Liquids for Carbon Capture and Catalysis”为标题的Highlight评述文章（National Science Review，2025, 12, nwaf075, https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf075），评述为发展了一种颠覆性的材料，在催化CO₂转化反应中，超越了传统的固态材料，该研究是多孔液体研究领域的里程碑…。

（曹荣课题组供稿）