北师大共价有机框架膜研究取得进展

　　共价有机框架化合物（COFs）作为新型有机多孔材料，在气体分离、光电、催化等领域广受关注。将COFs制成薄膜材料，可用于膜分离、光电、传感、能量存储等领域，具有重要研究价值。北师大化学学院贾志谦课题组在共价有机框架膜方面开展了系列探索研究，取得了阶段进展。

　　采用计量喷涂层层自组装方法制备了COF-LZU1膜。通过交替喷涂均苯三甲醛和对苯二胺的1,4-二氧六环溶液至PAN基膜上，制得COF-LZU1复合膜，用于染料/水体系的分离，研究了乙酸浓度、自组装层数、反应温度及单次负载量对膜通量及截留率的影响。研究表明，随着酸度的增加，反应速度加快，粒子粒度逐渐减小，膜表面趋于致密光滑，截留率增加。随着组装层数增加，PAN基膜表面孔被完全覆盖，通量减小，截留率增加。而随着反应温度的升高，溶剂二氧六环挥发速度增加，不利于形成均一致密COF-LZU1层。COF-LZU1复合膜对水溶性苯胺蓝的截留率大于99%，通量约为407.6 L m2 h-1 MPa-1，对其它几种染料的截留率也均在90%以上，且膜在超声条件下也比较稳定，长期运行性能良好（Chemical Communications, 2020，56，419-422；Journal of Nanoparticle Research 2020, 22，270）。审稿人认为“This manuscript presents an interesting work on synthesis of COF membranes using a stoichiometric layer-by-layer spraying technique.”

　　采用化学气相沉积法制备了COF-TpPa1膜。同时蒸发对苯二胺和三醛基间苯三酚固体，通过化学气相反应在改性的PVDF基膜上制得COF-TpPa1膜，研究了蒸发温度、蒸发时间、抗氧化剂量、PVDF基膜孔径对膜通量及截留率的影响。结果表明，随着加热温度的升高（180-240 ℃），反应单体由固态升华为气态的速率增加，反应物分压提高，气相反应、成核生长和沉积的速率提高，截留率增加。随着蒸发时间的增加，膜表面孔隙明显减少。随着基膜孔径的减小，复合膜对染料的截留率增加而通量下降。膜对罗丹明B的截留率为96.37%，通量为 458.60 L m-2 h-1 MPa-1，而对无机盐离子截留率较低，可用于纯化含盐的染料产品（Chemical Engineering Journal 2021，421，129750）。审稿人认为“It is an interesting and facile method and the membrane also exhibited good rejection for dyes with good stability.”

　　另外，采用蒸发/喷涂层层自组装方法制备了COF-LZU1膜（Journal of Materials Science, 2020，55，14817-14828）；采用原位生长法在改性PVDF膜上制备了PAF-56膜，具有优异的染料截留率和较高水通量以及良好的耐有机溶剂性能（Separation and Purification Technology 2022，280，119845）。上述工作已获得2项国家发明ZL授权。