自2005年Omar M. Yaghi等人发现并证实共价有机框架材料(Covalent Organic Framework COF)的结构以来，COF成为了框架材料的重要一员。这是一种由有机构筑单元共价连接形成的周期性有序结构。二维COF的可控分子性质与超分子堆叠结构赋予了其诸多独特性质，显示了在催化能源领域的应用潜力。二维COF主要由硼酯、亚胺键等化学键连接，再经层层堆叠形成。开发新型共价连接键不仅能够丰富COF材料的分子性质，还能影响其堆叠序列，增强功能特色，发展新型的二维材料，这些都为具体应用提供了新思路。

近日，复旦大学的郭佳教授团队开发了一种通过亲核取代反应制备磷氮键连接的膦腈COF材料。这类新材料具有独特的层间互锁的错层堆叠结构，进一步通过膦腈单元的离子化后修饰过程，有序二维片层在带电荷的同时实现了剥离，从而作为固态电解质，实现了高性能的单锂离子传导。

通过结构精修与电子显微分析，膦腈框架单层以面对面的形式交错堆叠成双层结构，同时凸出的膦腈基团犹如搭积木般填充了邻层的空间。这样的双层通过π-π相互作用，层层堆叠形成长程有序的二维框架结构。机械互锁的双层结构难以发生层间滑移，但双层与双层间的相对滑移较容易发生。层间滑移使得膦腈基团能够暴露出来，从而实现高效的片层离子化反应与大面积的剥离。

剥离后的离子化膦腈纳米片有着丰富的电荷，能够有效促进锂盐的解离，实现固态下的单锂离子传导。同时有序的互锁双层结构为锂离子提供了一条高效的表面传导路径。第一性原理计算表明锂离子倾向于沿着框架跳跃，在二维纳米片层的面内传导。这能够有效降低锂离子的扩散迁移势垒，有利于锂电池的快速充放电过程。

最终，该磷氮键连接的新型COF材料作为固态电解质与准固态电解质表现出优异的锂离子传导性能。在室温下的固态离子传导率为0.18 mS cm^-1，当加入20%的1,2-丙二醇碳酸酯时，室温的离子传导率进一步提高到0.51 mS cm^-1，锂离子迁移系数为0.78。该工作拓展了COF材料种类，同时展现出了错层堆叠的COF材料作为固态电解质应用于离子传导的广阔前景。