在将全共轭体系扩展至三维的过程中，一个核心难题始终存在：如何克服高连接度共轭构筑基元的极度匮乏，将平面的π共轭体系拓展为空间连续的三维共轭网络。传统的二维共轭材料虽然在面内表现出优异的电荷传输性能，但层间微弱的范德华力造就了电荷跳跃的巨大能垒，严重限制了体相电荷传输的效率。因此，如何在保持三维共价有机框架（3D COFs）高结晶度和多孔性的同时，构筑具有各向同性、类似能带传输特征的三维连续共轭骨架，成为开发高性能有机光电器件和多相催化材料必须突破的关键瓶颈。

针对这一挑战，方千荣教授团队成功设计并合成了首个具有六连接、全sp²碳杂化的新型共轭构筑单元——环十二碳六烯六噻吩-六醛基（CDHTh-6CHO），并以此为基础，构筑了一系列具有非穿插pcu拓扑结构的三维全共轭COF材料（JUC-690、JUC-691和JUC-692）。研究表明，CDHTh核心独特的扭曲十二元环结构不仅实现了全局的π电子离域，还通过分子内强烈的非共价相互作用刚性化了骨架，有效避免了三维网络的相互穿插，从而保障了孔道的开放性。这种结构为电子传输搭建了三维高速通道，赋予了材料卓越的光电性能。霍尔效应测试明确指出，这类材料表现出本征的n型半导体特性和受晶格声子散射主导的带状传输行为，室温电子迁移率最高可达1.32 cm² V⁻¹ s⁻¹。更重要的是，基于其优异的电荷传输性能，该系列3D COFs在光催化硫醚选择性好氧氧化反应中展现出极高的活性与选择性（高达99%）。在多次循环测试中，该材料的结构与催化性能依然保持高度稳定，展现出巨大的实际应用潜力。

该研究成果以“Three-Dimensional Fully Conjugated Covalent Organic Frameworks from a Hexaconnected sp²-Carbon Building Unit”为题发表在Journal of the American Chemical Society上（J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 19246-19255）。91视频-性视频-国产视频 博士后张节为第一作者，方千荣教授和李辉助理教授为通讯作者。

图1.三维全共轭COF: 3D-CDHTh-COFs的设计思路。