Covalent organic frameworks (COFs) represent an emerging class of crystalline porous polymers characterized by their pre-designed interconnected structures formed via dynamic covalent bonds. These materials have garnered widespread attention in recent years. While applications of two-dimensional (2D) COFs have been extensively investigated since 2005, their practicality has been impeded by their limited specific surface area and the robust π-π stacking interaction. In contrast, three-dimensional (3D) COFs boast enhanced porosity, larger specific surface area, well-exposed functional groups, and an abundance of reaction sites, positioning them at the forefront of porous material research. They find extensive applications in diverse fields, including adsorption, separation, catalysis, and so on. This featured article provides a comprehensive exploration of the latest advancements in 3D COFs across their respective application domains. Additionally, we outline the current challenges that must be addressed and shed light on the promising prospects for the utilization of 3D COFs.

Semiconductor photocatalytic nitrogen reduction reaction (PNRR) stands as a promising clean technique for ammonia synthesis, yet it confronts numerous challenges. In this study, Ag nanoparticle-modified Cu-doped Bi2WO6 (ACB) porous composite materials with varying mass percentages were successfully synthesized using a solvothermal reduction approach. The incorporation of transition metal Cu effectively modulates the energy band position of Bi2WO6. Furthermore, the introduction of Ag nanoparticles significantly suppresses the recombination of photogenerated carriers. Without adding sacrificial agent, the photocatalytic nitrogen fixation yield of ACB reaches an impressive 184.93 μmol·g−1·h−1, which is 5.44 times higher than that of pristine Bi2WO6. A comprehensive analysis of the experimental results reveals that the combined effect of Cu doping and Ag nanoparticle loading endows ACB with an increased exposure of active sites, thereby significantly enhancing its photocatalytic nitrogen fixation performance. This research offers a promising approach for the design of metal nanoparticle-supported catalysts for PNRR, holding significant implications for the advancement of other material systems.

Saturn-like (SL) N-doped VS2 as a cathode material for aqueous zinc-ion batteries (ZIBs) is synthesized into hollow mesoporous carbon spheres via a confinement growth strategy. SL VS2@CS shows a novel three-step deintercalation process at a wide voltage range (0–1 V), which efficiently enhances the Zn2+ storage capacity. In addition, the confined effect of SL VS2@CS can emphatically inhibit the pulverization and volume effect induced by massive Zn2+ insertion, and the finite element simulation confirms that the Saturn-like structure can alleviate the stress distribution caused by the zincification process. The density functional theory calculation verifies that the N-doped VS2@CS greatly reduces the migration energy barrier. The electrochemical reaction process and structure evolution of SL VS2@CS in ZIBs are analyzed by ex situ methods, which demonstrate the three-step deintercalation mechanism and highly reversible process. The soft-package ZIBs assembled with SL VS2@CS as the cathode exhibit the potential for practical application with superior cycling stability (322.2 mA h g–1 at 0.5 C, 500 cycles) and good rate performance.

Abstract During the reaction process in lithium–sulfur batteries, Lewis acidic lithium polysulfides (LiPSs) affect ion distribution and overall electrolyte stability, degrading battery performance and product distribution (e.g., Li 2 S). Here, a microenvironment regulation strategy with optimized interface electronics and selective supramolecular channels, is proposed to enhance LiPS reaction kinetics through Lewis basic γ‐cyclodextrin metal–organic framework (γ‐CDMOF). To validate this concept, γ‐CDMOF is rapidly synthesized on 3D graphene foam (GF) via a microwave‐assisted method, resulting in a γ‐CDMOF/GF cathode for high‐performance Li–S batteries. A range of analytical techniques combined with density functional theory (DFT) calculations confirm that introducing a Lewis basic supramolecular microenvironment mitigates the LiPSs shuttle effect, enhances polysulfide capture, and improves sulfur redox conversion. Additionally, COMSOL simulations reveal that the γ‐CDMOF framework and oxygen sites significantly reduce volumetric expansion stress during the LiPS solid–liquid phase transition. Impressively, the γ‐CDMOF/GF cathode exhibits exceptional performance, including a high specific capacity (1253.01 mAh g⁻¹ at 0.1C), excellent rate performance (589.68 mAh g⁻¹ at 5C), and long cycle life (over 1200 cycles). This study introduces a new concept of supramolecular microenvironment regulation and interfacial interaction strategy, offering a unique approach for the development of multifunctional electrode materials.

Abstract Background Microtia is reported to be one of the most common congenital craniofacial malformations. Due to the complex etiology and the ethical barrier of embryonic study, the precise mechanisms of microtia remain unclear. Here we report a rare case of microtia with costal chondrodysplasia based on bioinformatics analysis and further verifications on other sporadic microtia patients. Results One hundred fourteen deleterious insert and deletion (InDel) and 646 deleterious SNPs were screened out by WES, candidate genes were ranked in descending order according to their relative impact with microtia. Label-free proteomic analysis showed that proteins significantly different between the groups were related with oxidative stress and energy metabolism. By real-time PCR and immunohistochemistry, we further verified the candidate genes between other sporadic microtia and normal ear chondrocytes, which showed threonine aspartase, cadherin-13, aldolase B and adiponectin were significantly upregulated in mRNA levels but were significantly lower in protein levels. ROS detection and mitochondrial membrane potential (∆ Ψ m) detection proved that oxidative stress exists in microtia chondrocytes. Conclusions Our results not only spot new candidate genes by WES and label-free proteomics, but also speculate for the first time that metabolism and oxidative stress may disturb cartilage development and this might become therapeutic targets and potential biomarkers with clinical usefulness in the future.