在全球推进“碳达峰、碳中和”的背景下，高效且成本低廉的氢生产技术显得格外关键。传统的析氢反应（HER）依赖贵金属铂碳（Pt/C），但它面临资源稀缺、价格昂贵以及重金属污染的问题，限制了大规模应用。科学家们因此开始探索非金属催化剂的可能，其中二维有机框架薄膜成为了一个新的亮点。 二维有机框架薄膜通过有机单体通过共价键或配位键连接而成。这种薄膜具有高度有序的孔洞和超大比表面积，提供了无数可调节的活性位点。此外，其结构可裁剪、功能可叠加的特性使其在催化产氢、能量存储和传感检测等领域有广泛应用。 刘云圻课题组开发了一种近平衡液相生长法来制备这种薄膜。相比传统溶剂热法需要高温和封管，这个新方法更接近常温下自发成核并直接生长。他们使用t-BPT、PT和TPHA三种物质组合，在室温下成功合成了高共轭且结构稳定的BPT-COF和PT-COF。这种方法不仅降低了成本，还提高了产率。 为了进一步提升性能，研究人员将原位生长的COF与石墨烯复合。通过真空过滤技术制成复合薄膜后，其厚度可控且机械强度高。在测试中显示出优异性能：在10 mA cm⁻²电流密度下，过电位仅为45 mV，甚至接近20% Pt/C的商用水平。经过5000次循环稳定性测试后，活性几乎没有衰减。 理论建模揭示了这种高性能的原因：吡嗪环的共轭体系降低了反应能垒；石墨烯支撑形成高效电子通路；微孔限域效应减少了传质损耗。课题组目前正致力于优化溶剂回收和连续成膜工艺以实现公斤级量产目标，并计划把成本再降低30%。 一旦成功实现规模化生产，二维有机框架薄膜有望应用于电解水制氢、柔性固态金属空气电池等场景中。这种新技术将为实现“双碳”目标提供重要支持。