Research Progress on Hydrogen-bonded Organic Frameworks with Aggregation-induced Emission

doi:10.7503/cjcu20260012

Abstract

Abstract:

Hydrogen-bonded organic frameworks（HOFs） are an emerging class of porous crystalline materials constructed through intermolecular hydrogen-bond self-assembly. Owing to their high crystallinity， structural tunability， dynamic reversibility， and facile functionalization， HOFs have shown considerable potential in gas adsorption and separation， chemical sensing， and optoelectronic functional materials. However， conventional organic luminophores often suffer from aggregation-caused quenching（ACQ） in the solid state， which limits their luminescent performance. Recently， incorporating aggregation-induced emission（AIE） characteristics into HOFs has emerged as an effective strategy to overcome ACQ. This review summarizes recent advances in AIE-active fluorescent and phosphorescent HOFs， focusing on their structural design， mechanisms， and applications， and briefly discusses current challenges and future perspectives.

Key words: Aggregation-induced emission, Hydrogen-bonded organic framework, Fluorescence, Phosphorescence

CLC Number:

O632

TrendMD:

YANG Zhan, DENG Huangjun, CHI Zhenguo. Research Progress on Hydrogen-bonded Organic Frameworks with Aggregation-induced Emission[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(4): 20260012.

Figures/Tables 41

References 70

[1]	He Y. B.， Xiang S. C.， Chen B. L.， J. Am. Chem. Soc.， 2011， 133（37）， 14570—14573
[2]	Lin R. B.， He Y. B.， Li P.， Wang H. L.， Zhou W.， Chen B. L.， Chem. Soc. Rev.， 2019， 48（5）， 1362—1389
[3]	Wei W.， He L.， Han G. R.， Lu Y. S.， Shi S. L.， Yuan Z.， Wang X.， Li Y. B.， Chen B. L.， Zhang Z. J.， Xiang S. C.， Coord. Chem. Rev.， 2024， 507， 215760
[4]	Zhang Z. J.， Ye Y. X.， Xiang S. C.， Chen B. L.， Acc. Chem. Res.， 2022， 55（24）， 3752—3766
[5]	Cai S. Z.， An Z. F.， Huang W.， Adv. Funct. Mater.， 2022， 32（41）， 2207145
[6]	Hu L. H.， Gong L. S.， Ye W. L.， Chen H.， Lai X. L.， Ye Y. X.， Chin. J. Struct. Chem.， 2025， 44（11）， 100703
[7]	Luo J. D.， Xie Z. L.， Lam J. W. Y.， Cheng L.， Chen H. Y.， Qiu C. F.， Kwok H. S.， Zhan X. W.， Liu Y. Q.， Zhu D. B.， Tang B. Z.， Chem. Commun.， 2001，（18）， 1740—1741
[8]	Ge X. Y.， Huang Q. Y.， Yang Z.， Deng H. J.， Mao Z.， Zhao J.， Chi Z. G.， Sci. Sin. Chim.， 2024， 54（9）， 1455—1470
[9]	Zhang Y.， Xie S.， Zeng Z. B.， Tang B. Z.， Matter， 2020， 3（6）， 1862—1892
[10]	Xiong Z. L.， Xiang S. C.， Lv Y. C.， Chen B. L.， Zhang Z. J.， Adv. Funct. Mater.， 2024， 34（26）， 2403635
[11]	Cai S. Z.， Yao X. K.， Ma H. L.， Shi H. F.， An Z. F.， Aggregate， 2023， 4（3）， e320
[12]	Xu X.， Yan B.， Phys. Chem. Chem. Phys.， 2023， 25（3）， 1457—1475
[13]	Zhu Y. Q.， Wang X. H.， Wu M. X.， Adv. Funct. Mater.， 2023， 33（52）， 2308096
[14]	Shi Y. D.， Wang S. D.， Tao W.， Guo J. J.， Xie S.， Ding Y. L.， Xu G. Y.， Chen C.， Sun X. Y.， Zhang Z. M.， He Z. K.， Wei P. F.， Tang B. Z.， Nat. Commun.， 2022， 13（1）， 1882
[15]	Lin Y. X.， Jiang C. H.， Wang Y. B.， Wang J. X.， Li B.， Qian G. D.， J. Mater. Chem. A， 2024， 12（1）， 153—161
[16]	Lv Y. C.， Li D. L.， Ren A.， Xiong Z. L.， Yao Y. N.， Cai K. C.， Xiang S. C.， Zhang Z. J.， Zhao Y. S.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2021， 13（24）， 28662—28667
[17]	Shi Y. D.， Ding Y. L.， Tao W.， Wei P. F.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2022， 14（31）， 36071—36078
[18]	Peng Y. X.， Gan Y. T.， Shi R. G.， Huang W.， Tao T.， J. Phys. Chem. C， 2018， 122（51）， 29488—29497
[19]	Xiong J. B.， Wang K.， Yao Z. Q.， Zou B.， Xu J. L.， Bu X. H.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2018， 10（6）， 5819—5827
[20]	Lv Y. C.， Xiong Z. L.， Li Y. B.， Li D. L.， Liang J. S.， Yang Y. S.， Xiang F. H.， Xiang S. C.， Zhao Y. S.， Zhang Z. J.， J. Phys. Chem. Lett.， 2022， 13（1）， 130—135
[21]	Han Y. N.， Zhang T.， Chen X. Y.， Chen Q.， Hao J. J.， Song W. C.， Zeng Y. F.， Xue P. C.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2021， 13（27）， 32270—32277
[22]	Yang W. Y.， Li L. L.， Xue X. L.， Deng S. Y.， Wei P. F.， Chem. Commun.， 2025， 61（70）， 13113—13116
[23]	Wang J.， Zhao L. R.， Tong J.， Yu Y. M.， Wang X. Y.， Yu S. Y.， Int. J. Mol. Sci.， 2022， 23（8）， 4206
[24]	Hu M.， Ye F. Y.， Yu W.， Sheng K.， Wang W. Z.， Zheng Y. S.， Chem. Eur. J.， 2023， 29（68）， e202302567
[25]	Li L.， Ma H. L.， Zhang J. Y.， Zhao E. G.， Hao J.， Huang H. M.， Li H.， Li P. F.， Gu X. G.， Tang B. Z.， J. Am. Chem. Soc.， 2021， 143（10）， 3856—3864
[26]	Yang X. T.， Zeng Y.， Wei H. R.， Gu X. G.， Zheng X. Y.， Surf. Interfaces， 2024， 52， 104911
[27]	Huang Q. Y.， Li W. L.， Mao Z.， Zhang H.， Li Y.， Ma D. Y.， Wu H.， Zhao J.， Yang Z. Y.， Zhang Y.， Gong L.， Aldred M. P.， Chi Z. G.， Chem， 2021， 7（5）， 1321—1332
[28]	Bardot M. I.， Weyhrich C. W.， Shi Z. X.， Traxler M.， Stern C. L.， Cui J.， Muller D. A.， Becker M. L.， Dichtel W. R.， Science， 2025， 387（6731）， 264—269
[29]	Huang Q. Y.， Li W. L.， Yang Z.， Zhao J.， Li Y.， Mao Z.， Yang Z. Y.， Liu S. W.， Zhang Y.， Chi Z. G.， CCS Chem.， 2022， 4（5）， 1643—1653
[30]	Huang Q. Y.， Chen X. X.， Li W. L.， Yang Z. Y.， Zhang Y.， Zhao J.， Chi Z. G.， Chem， 2023， 9（5）， 1241—1254
[31]	Huang G. X.， Jiang Y. Q.， Yang S. F.， Li B. S.， Tang B. Z.， Adv. Funct. Mater.， 2019， 29（16）， 1900516
[32]	Suzuki Y.， Tohnai N.， Hisaki I.， Chem. Eur. J.， 2020， 26（71）， 17056—17062
[33]	Sun Z. H.， Yin P. P.， He S. Y.， Zhang K. G.， Pan X. R.， Wang J. Y.， Hao P. N.， Zhou Z.， Yang X. G.， Ma L. F.， Tan C. L.， Chem. Res. Chinese Universities， 2025， 41（3）， 519—524
[34]	Lin Y. X.， Wang J. X.， Liang C. C.， Jiang C. H.， Li B.， Qian G. D.， RSC Adv.， 2022， 12（36）， 23411—23415
[35]	Lu M. L.， Huang W.， Gao S. Z.， Zhang J. L.， Liang W. B.， Li Y.， Yuan R.， Xiao D. R.， Anal. Chem.， 2022， 94（45）， 15832—15838
[36]	Xue Y.， Dong W. S.， Wang B.， Jie G. F.， Sens. Actuators B： Chem.， 2023， 397， 134702
[37]	Zhang X. Y.， Hua M. F.， Chen M.， Lin A. H.， Ye T. X.， Chen X. M.， Sens. Actuators B： Chem.， 2026， 447， 138916
[38]	Wang J. W.， Liu Z. D.， Yang S. M.， Lin Y. Z.， Lin Z. H.， Ling Q. D.， Chem. Eur. J.， 2018， 24（2）， 322—326
[39]	Yu T.， Ou D. P.， Yang Z. Y.， Huang Q. Y.， Mao Z.， Chen J. R.， Zhang Y.， Liu S. W.， Xu J. R.， Bryce M. R.， Chi Z. G.， Chem. Sci， 2017， 8（2）， 1163—1168
[40]	Huang Q. Y.， Li W. L.， Mao Z.， Qu L. J.， Li Y.， Zhang H.， Yu T.， Yang Z. Y.， Zhao J.， Zhang Y.， Aldred M. P.， Chi Z. G.， Nat. Commun.， 2019， 10（1）， 3074
[41]	Huang Q. Y.， Otake K.， Kitagawa S.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2023， 62（43）， e202310225
[42]	Wang S. C.， Zhang Q. S.， Wang Z.， Guan S. Q.， Zhang X. D.， Xiong X. H.， Pan M.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2023， 62（52）， e202315382
[43]	Lv Y. C.， Liang J. S.， Xiong Z. L.， Zhang H.， Li D. L.， Yang X.， Xiang S. C.， Zhang Z. J.， Chem. Eur. J.， 2023， 29（22）， e202204045
[44]	Lv Y. C.， Liang J. S.， Xiong Z. L.， Yang X.， Li Y. B.， Zhang H.， Xiang S. C.， Chen B. L.， Zhang Z. J.， Adv. Mater.， 2024， 36（9）， 2309130
[45]	Peng Y. X.， Liu H. Q.， Shi R. G.， Feng F. D.， Hu B.， Huang W.， J. Phys. Chem. C， 2019， 123（10）， 6197—6204
[46]	Deng Y. L.， Wang Y. J.， Gao X. Y.， Jin Y. K.， Liu J. H.， Mo G. L.， Guo Y. X.， Lu L. L.， Li P.， Molecules， 2025， 30（24）， 4725
[47]	Xiao C. Q.， Yi W. H.， Hu J. J.， Liu S. J.， Wen H. R.， CrystEngComm， 2021， 23（47）， 8334—8342
[48]	Liu Y. H.， Yan B.， Inorg. Chem. Front.， 2024， 11（4）， 1099—1107
[49]	Li K.， Deng X.， Xie M. Z.， Qiu S. Y.， Fan M. F.， Zheng C. Z.， Li H. Y.， Meng M.， Chen M.， Tang B. Z.， Luminescence， 2025， 40（10）， e70322
[50]	Zhou B.， Cao L. H.， Li B. S.， Chen X. Y.， Bai X. T.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2024， 16（43）， 58931—58939
[51]	Yang Z.， Xu C.， Li W. L.， Mao Z.， Ge X. Y.， Huang Q. Y.， Deng H. J.， Zhao J.， Gu F. L.， Zhang Y.， Chi Z. G.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2020， 59（40）， 17451—17455
[52]	Cai S. Z.， Shi H. F.， Zhang Z. Y.， Wang X.， Ma H. L.， Gan N.， Wu Q.， Cheng Z. C.， Ling K.， Gu M. X.， Ma C. Q.， Gu L.， An Z. F.， Huang W.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2018， 57（15）， 4005—4009
[53]	Zhang L.， Li M.， Hu T. P.， Wang Y. F.， Shen Y. F.， Yi Y. P.， Lu H. Y.， Gao Q. Y.， Chen C. F.， Chem. Commun.， 2019， 55（81）， 12172—12175
[54]	Yao W.， Ma C. Q.， Ma H. L.， Fu L. S.， Lu S.， Lv A. Q.， Cai S. Z.， Hang X. C.， Singh M.， Shi H. F.， An Z. F.， Huang W.， Giant， 2020， 1， 100007
[55]	Song L. L.， Wang X.， Zhang M.， Jia W. Y.， Wang Q.， Ye W. P.， Wang H.， Lv A. Q.， Ma H. L.， Gu L.， Shi H. F.， An Z. F.， Huang W.， CCS Chem.， 2021， 3（11）， 466—472
[56]	Xiao H.， Ma H. L.， Han M. X.， Wu N.， Guo Z. Y.， An Z. F.， Zhan H.， Cryst. Growth Des.， 2021， 21（6）， 3420—3427
[57]	Gu L. H.， Wu H.， Li X.， Xu J. H.， Wang M. D.， Li C.， Yao L. Q.， Diao Y. K.， Li Y. C.， Chen F. J.， Shen F.， Xiang H. J.， Chen Y.， Yang T.， Adv. Mater.， 2025， 37（13）， 2417001
[58]	Wu H. W.， Baryshnikov G. V.， Kuklin A.， Minaev B. F.， Wu B.， Gu L.， Zhu L. L.， Ågren H.， Zhao Y. L.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2021， 13（1）， 1314—1322
[59]	Wang S. Q.， Liu J.， Feng S. W.， Wu J. Y.， Yuan Z.， Chen B. L.， Ling Q. D.， Lin Z. H.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2024， 63（13）， e202400742
[60]	Xu X.， Yan B.， Adv. Optical Mater.， 2022， 10（11）， 2200451
[61]	Zhang J. Y.， Xu S.， Zhang L. Y.， Wang X.， Bian Y. F.， Tang S. L.， Zhang R. Q.， Tao Y.， Huang W.， Chen R. F.， Adv. Mater.， 2022， 34（44）， 2206712
[62]	Xia Q. Q.， Yu J. L.， Chen Z. Y.， Xue Z. Y.， Wang X. H.， Liu X. M.， Wu M. X.， Cell Rep. Phys. Sci.， 2023， 4（7）， 101494
[63]	Luo W. Z.， Zhou J. Y.， Nie Y. J.， Li F. M.， Cai S. Y.， Yin G. Q.， Chen T.， Cai Z. X.， Adv. Funct. Mater.， 2024， 34（33）， 2401728
[64]	Zhang Z. S.， Yan B.， Anal. Chem.， 2025， 97（43）， 24154—24164
[65]	Zhang Z. S.， Yan B.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2025， 17（20）， 29941—29951
[66]	Hu Z. Q.， Yan B.， Chem. Eng. J.， 2025， 518， 164768
[67]	Cai M. J.， Qiu Y. J.， Li F. M.， Cai S. Y.， Cai Z. X.， ACS Appl. Mater. Interfaces， 2024， 16（35）， 46609—46618
[68]	Qiu H. K.， Cai M. J.， Lai Y. H.， Cai Z. X.， Anal. Chem.， 2025， 97（23）， 12400—12407
[69]	Xia Q. Q.， Wang X. H.， Yu J. L.， Chen Z. Y.， Lou X. Y.， Liu X.， Wu M. X.， Yang Y. W.， Aggregate， 2023， 4（5）， e370
[70]	Huang Q. Y.， Xue Z. Q.， Segawa K.， Honda T.， Ogawa T.， Luo C.， Deng H. J.， Chi Z. G.， Fujikawa T.， Miyata K.， Onda K.， Horike S.， Otake K.， Kitagawa S.， J. Am. Chem. Soc.， 2025， 147（50）， 46234—46242