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06
2026
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03
膜技术前沿丨郑州大学朱军勇/张亚涛教授Nat. Commun.：具有强化氢键网络的超微孔共价有机框架膜助力高性能海水淡化
作者：
海水淡化和水回收技术在缓解全球水资源短缺及实现长期可持续发展方面具有广阔前景。由有机单体定向共价组装而成的共价有机框架（COF）膜为实现**水处理提供了理想材料，但传统COF材料受限于本质上过大的孔径和通常不充分的结晶度，往往难以应用于**的反渗透（RO）海水淡化。本研究报道了一种简便的氢键强化策略，通过将传统的1,3,5-三甲酰基苯（TFB）替换为带有酚羟基的1,3,5-三甲酰基间苯三酚（Tp）单体，使其与1,3,5-三(苯甲酰肼)苯（Bth）反应，制备出用于高性能海水淡化的超微孔、高结晶性COF膜。这种单体的替换使得反应生成的腙键发生烯醇-酮式互变异构，形成了热力学稳定的β-酮烯胺构型；广泛的层内和层间氢键网络协同限制了分子旋转，促使COF从TFB-Bth中缺乏氢键的AA堆积向Tp-Bth中具有规整超微孔的AB堆积发生晶体学转变。得益于这种**调控的超微孔道和高结晶度结构，所制备的Tp-Bth COF膜表现出**的海水淡化性能，其NaCl截留率高达99.6%，同时兼具良好的水渗透性。本研究凸显了氢键强化调控的结晶性COF膜在可持续高性能水净化技术中的重要应用潜力。
2026年2月28日，该工作以“Ultramicroporous covalent organic framework membranes with fortified hydrogen-bond networks for high-performance desalination”为题发表在《Nature Communications》上，郑州大学2023级硕士研究生周韵秋为本文第一作者，郑州大学朱军勇教授、张亚涛教授为本文通讯作者。
结论
总之，我们成功设计了两种截然不同的COF膜，展示了一种氢键调节策略，该策略赋予Tp-Bth COF膜**的结晶度和**的海水淡化性能。这一突破性性能显著超越了**的COF膜。Tp-Bth的属性与氢键的三个协同效应密切相关：通过稳定的β-酮烯胺结构形成致密的层间和层内氢键网络，诱导高度有序的AB堆叠排列，以及在合成过程中抑制结构缺陷。除了其分离能力外，Tp-Bth膜还表现出耐酸性和抗污染性能，加上经证实的对工业应用至关重要的长期稳定性。这项工作不仅为设计高度有序的COF膜提供了强大的策略，而且为可持续水管理的高性能脱盐膜树立了基准。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/z4SMZiSCWE44A3izuHf4hw
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