冯天魁二维阳离子共价有机框架化合物膜作为选择性分子筛-二维材料2DMaterial
冯天魁引言
新型分子筛膜材料的研究引起了学术界和工业界的广泛关注。共价有机框架化合物（COFs）由于其良好的孔隙结构和可调孔径的优点作为有效分子分离的理想候选材料。然而，现有的COFs合成方法主要产生不溶的和不可加工的粉末，严重限制了它们的广泛适用性。
成果简介
长春光学精密机械与物理研究所 李斌课题组 通过简单的自下而上界面结晶方法获得二维（2D）阳离子COF，EB-COO:BR纳米片。然后采用逐层堆积工艺和简单的真空过滤制备致密的可调控厚度2D离子COF膜。 2D COF膜由于其高孔隙率显示出比氧化石墨烯膜和商用纳滤膜更高的溶剂渗透性，此外，由于在孔壁中有丰富的正电荷位点，EB-COO:BR膜显示出对不同电荷和尺寸的染料分子/离子高度选择性的筛分性能。EB-COO:BR膜能有效地抑制~>98%的阴离子染料分子/离子，同时保持高的溶剂渗透性。阳离子2D COF膜在选择性分子/离子筛分和溶剂渗透性方面远远优于其他纳滤膜。相关研究成果以“Two-DimensionalCationic Covalent Organic Framework Membrane forSelectiveMolecular Sieving”为题发表在Journal of Materials Chemistry A上。（DOI: 10.1039/C8SC01683F）
图文导读
图一.(a)氧化石墨烯膜错综复杂的运输路径(b)COFs膜垂直通道(c)溴化乙锭（EB）+三甲酰基间苯三酚（TFB）希夫碱反应(d)水、二氯甲烷液-液界面35度反应（e）真空过滤负载在尼龙66载体上
图二. (a)COFs膜实拍(b)COFs膜SEM (c) COFs膜横截面SEM(d) COFs膜AFM（e）COFs膜AFM厚度（f）COFs膜单层结构图(g) COFs膜TEM (h) COFs膜AA-stacking模拟(i) COFs膜N2等温吸附(j) COFs膜XRD
图三. (a)PEG分子量截留曲线(b)对不同分子直径质子性溶剂（水、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、1-戊醇、正己基醇）渗透性的关系(c)对不同非质子性溶剂（乙腈，丙酮，四氢呋喃，1,4-二氧六环，N，N-二甲基乙酰胺）渗透性的关系(d)EB-COF：BR膜和GO膜水渗透通量与时间的函数
图四.染料分子/离子的化学结构及筛分测试
图五.从对硝基苯胺（NA）和荧光素钠盐(FSs)的混合物中选择性地分离对硝基苯胺示意图 及EB-COO:BR膜对甲基橙滤分循环性能示意图
小结
总之，李斌课题组通过简单的方法制备了一种2D阳离子结晶COFs膜，EB-CFO:BR膜对不同大小、电荷的染料分子表现出优良的筛分性能，其独特的物理结构和电学性质都在分离过程中起到了作用。EB-CFO:BR膜在高溶剂渗透量下表现出良好的分离性能，相信离子COFs膜在未来可以作为一个有前景的过滤分离技术平台。
文献链接:
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