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15
2026
-
05
JMS: 用“天然分子”调反应，超光滑COF膜实现抗污染分离
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背景
在染料/盐混合废水处理等复杂分离体系中，膜材料需要同时具备高选择性、高通量与抗污染能力。共价有机框架（COF）因其规则孔结构被认为是理想候选，但其实际应用面临一个核心难题：聚合反应不可控，导致结构无序与易污染。传统Schiff碱反应过程中，反应速率与界面传质难以调节，往往形成粗糙表面与不均一孔道结构，不仅削弱筛分性能，还容易引发污染物吸附沉积。同时，现有调控策略多依赖单一机制或化学添加剂，难以兼顾结构精度与绿色可持续性。
创新
近日，东北林业大学唐中华、曹宁教授团队提出“天然酚酸调控反应动力学策略”，通过绿色小分子实现COF膜的构筑。以没食子酸等天然酚酸为调控剂，在界面限域的慢蒸发过程中，通过“质子化+氢键”协同作用调节Schiff碱缩合反应速率。该多维相互作用不仅降低单体反应活性、延长组装时间，还促进分子自校正，从而形成高度有序的COF层结构。这一过程实现了结构与表面的同步优化：一方面，构建出孔径均一（约2.58 nm）的筛分通道；另一方面，形成超光滑表面（粗糙度仅1.8 nm）。这种结构使膜在保持高通量（65.31 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹）的同时，实现对染料的高截留（>95%）与对盐的低截留（<4%），显著提升染料/盐分离性能。此外，超光滑表面、高亲水性与静电排斥共同作用，赋予膜优异抗污染性能（通量恢复率94.96%）。
意义
该工作从“反应动力学调控”出发，实现了COF膜从无序生长到构筑的转变。相比传统单一调控策略，这种基于天然小分子的多维协同机制，不仅提升了结构可控性，还兼顾了绿色化学理念。更重要的是，该研究揭示了一个关键原则：膜性能的本质来源于形成过程的控制。通过调控反应路径而非简单优化材料组成，实现了结构、性能与稳定性的统一。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/18RuWusSL5V2lqwX1rKYBw
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