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14
2026
-
05
JMS: 把破碎的COF“缝回去”，共价缝合实现膜的修复与再生
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背景
共价有机框架（COF）因其原子级孔结构与可设计性，被认为是下一代高性能分离膜的重要候选。然而，其实际应用长期受限于两个关键问题：材料易脆、缺陷难控、难以规模化利用。在制膜过程中，COF纳米片容易产生裂纹与缺陷；同时，已制备的膜在使用或加工中也可能损伤，导致性能下降。此外，大量COF粉体或剥离纳米片难以直接转化为高性能膜材料，限制了其工程应用与资源利用效率。因此，如何实现缺陷修复与材料再利用的统一成为关键挑战。
创新
近日，海南大学黄玮、张明鑫副研究员团队提出“共价缝合策略”，实现COF膜的修复、重组与性能恢复。核心在于利用多爪型酰氯交联剂（尤其是四爪结构）作为“分子针线”，在COF纳米片之间建立共价连接。通过真空辅助组装先形成膜结构，再引入交联剂对片层之间进行“缝合”，不仅有效填补界面缺陷，还能重建连续结构网络。相比传统物理填充或弱相互作用方法，这种共价连接显著增强了结构稳定性，同时避免堵塞原有孔道。值得注意的是，该策略不仅适用于新膜构建，还可用于回收COF材料的再组装以及已损伤膜的局部修复，实现从“粉体→膜→再生膜”的闭环利用。最终得到的膜表现出优异的分离性能（如Na₂SO₄截留率>95.6%，水通量10.8 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹）以及超过200小时的稳定运行能力。
意义
该工作将“修复与再利用”引入COF膜设计体系，将传统一次性材料转变为可重构、可循环的功能材料。通过共价缝合策略，不仅解决了COF膜的脆性与缺陷问题，还实现了材料价值的*大化利用。更重要的是，这种方法具有良好的通用性，可适用于多种Schiff-base COF体系，并兼容大面积制备，为COF膜从实验室走向工业应用提供了可行路径。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/5egDyrLcHnY4Xch4WHK2VQ
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