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共价有机多孔框架（Covalent Organic Frameworks,COFs）采用动态可逆共价化学构建,它主要是由轻元素（C、H、O、N、B、Si、S等）组成的有机小分子构筑单元通过动态共价键连接形成成为一维、二维或三维骨架结构,具有可预先设计的拓扑构象的晶态有机多孔骨架材料。由于它们具有可预知的孔隙、较优秀的比表面积及可设计的框架等优点。因为这些优点,COF在诸多领域具有优秀的应用前景,诸如液相气相吸附和分离、非均相催化、电催化、光催化、有机荧光检测、有机光电以及能源储存。目前,COFs是通过为数不多的可逆化学反应获得的,通常的连接方式有硼氧、酰胺、亚胺、烯酮胺键、三嗪、sp2的碳碳双键、聚芳醚键和脂键等。本论文的主要研究内容可以总结为三个方向:一、就是拓展和开发新的迈克尔系列COF;二、改善三维COFs骨架贯穿效果和框架的动态呼吸效果;三、进一步探究3D COF结构拓扑的转化独特性质。第一部分:最近,我们报道了一系列新型迈克尔加成-消除反应生成的COF,进一步的增加了COFs的反应类型、而且仅需要在常温常压下水相即可实现合成,这为人们增加了一种绿色合成COFs合成策略,而且这还是一种可持续和生态友好型的合成方法。但是此系列仅有四种COF,还需开发和探索新型迈克尔加成-消除反应生成的COFs。考虑到这些,我们在此展示额外两个通过的迈克尔加成-消除反应合成全新的共价有机框架（JUC-524和JUC-525）。并使用绿色环保水相方法和有机溶剂热方法分别成功合成这2个COF。这成果不仅拓展了新型迈克尔加成-消除反应生成的COF系列,并且还探究了二者合成方法所制备的COF的区别。第二部分:三维共价有机框架相比于二维共价有机框架具有极高的理论孔隙率和丰富的孔道结构。但是实际上3D-COF普遍拥有贯穿数过多和呼吸效应特征,如何改善这种现象,是打开制约3D-COF瓶颈的关键因素。因此,我们探究了如何制备介孔非贯穿三维COF骨架及抑制它的呼吸效应。我们通过在骨架上加入甲氧基来制备非贯穿骨架,再通过增加骨架上的甲基数量来逐渐抑制呼吸效应,我们成功制备了一种高比表面、非贯穿、没有动态呼吸效应的JUC-552共价有机框架。值得注意的是,COF-JUC-552具有26.5?的永久性介孔,比表面积高达3023m2 g-1,远高于已报道的具有相同网络的COFs。据我们所知,这项研究是首例非互穿dia拓扑的3D介孔COF。第三部分:现如今,越来越的科研人员开始将目光转向三维共价有机框架,但是该领域还是有很多待研究的方向。目前所合成的三维COFs拓扑都是预先设计好,并在合成制备不能发生改变的。但在其他晶态材料中,例如分子筛和MOFs都有拓扑转变的研究,因此3D COFs的拓扑转变还需我们去探究和发现。因此,我们根据联咔唑单元模块具有柔性可变的结构性质,我们制备合成了一种可以发生拓扑转变三维共价有机框架。我们采用四（4-氨基苯基）甲烷（TPAM）与3’,3’,6’,6’-四（4-甲酰联苯基）-N,N-联咔唑（BCTB-4CHO）脱水缩合,成功制备合成了3D-BCTB-COF。经过一系列表征我们研究发现了3D-BCTB-COF具有令人惊奇的拓扑转变的能力。可通过框架的呼吸效应达到pts拓扑向dia拓扑的转变,这在之前的COF研究中是前所未见的。