石油化工和生物制藥等過程廣泛使用有機(jī)溶劑，發(fā)展新型材料和高效工藝對溶劑回收和分離純化尤為重要。相比熱致分離過程，耐溶劑納濾膜分離工藝具有節(jié)能減排、綠色環(huán)保等顯著優(yōu)勢，對推動“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)具有積極意義。然而，傳統(tǒng)材料所構(gòu)建的耐溶劑納濾膜普遍存在物理老化、溶脹和分離選擇性欠佳等嚴(yán)重制約分離效率的局限性，亟需發(fā)展新型特種膜材料以解決該關(guān)鍵問題。
近年來，南京工業(yè)大學(xué)汪勇教授團(tuán)隊(duì)圍繞三維共價(jià)有機(jī)框架（3D COFs）開展系列研究，發(fā)展了3D COFs液體分離膜并應(yīng)用于高精度離子和分子分離（Nano Lett. 2021, 21, 8355-8362；Macromolecules 2022, 55, 3259-3266）。近日，該團(tuán)隊(duì)以實(shí)現(xiàn)耐溶劑納濾膜的孔道規(guī)整化和性能持久化為目標(biāo)，提出采用孔道交錯連通且孔徑亞納米均一3D COF構(gòu)建有機(jī)溶劑納濾膜，該膜在活性藥物分子分離和純化中展現(xiàn)應(yīng)用潛力。
3D COF具有良好的結(jié)晶性和多微孔結(jié)構(gòu)，其孔徑尺寸在亞納米范圍內(nèi)呈單一分布。將3D COF合成于多孔基膜表面，制備得到具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的耐溶劑納濾膜：3D COF分離層（厚度~70 nm）提供分離選擇性；基膜賦予復(fù)合膜機(jī)械強(qiáng)度，維持穩(wěn)定運(yùn)行。 3D COF耐溶劑納濾膜展現(xiàn)優(yōu)異的分離選擇性，能夠在高滲透通量下實(shí)現(xiàn)精密分子分離。結(jié)晶框架結(jié)構(gòu)確保納濾膜突出的性能穩(wěn)定性和持久性，膜在連續(xù)運(yùn)行~1000 h后性能基本不變。該工作為開發(fā)高通量、高穩(wěn)定的耐溶劑納濾膜提供了新思路，并展示了共價(jià)有機(jī)框架等自具孔聚合物在生物制藥中的應(yīng)用價(jià)值。 論文信息 Design of Three-Dimensional Covalent Organic Framework Membranes for Fast and Robust Organic Solvent Nanofiltration Xiansong Shi, Zhipeng Zhang, Congcong Yin, Xin Zhang, Jianghai Long, Zhe Zhang, and Yong Wang* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202207559
