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03
2026
-
07
Angew: 从拼图到膜结构，实现埃级孔道与规模化制备的统一设计
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背景
在高盐废水处理与资源回收过程中，实现单价/多价离子的*分离具有重要意义。然而，传统纳滤膜往往受限于孔径分布不均与结构缺陷，难以实现埃级精度的离子筛分。尤其是在COF（共价有机框架）膜体系中，尽管其具有有序孔道和可调结构的优势，但如何在实际膜中实现*孔径控制与无缺陷组装，一直是限制其性能发挥与规模化应用的关键难题。现有策略多依赖孔结构调控或功能化修饰，但在膜尺度上容易产生晶界缺陷或通道不连续，从而削弱选择性。同时，如何将这类高精度结构扩展至大面积连续膜，也是走向工程应用*解决的问题。
创新
近日，天津大学赵颂研究员团队提出了一种受艺术“镶嵌”启发的共价拼接策略，将COF结构单元视为“拼图块”，通过界面聚合实现其无缝连接，构建出缺陷*小化的连续膜结构。具体而言，通过亚化学计量比设计构筑具有约5 Å孔径的aminal键COF单元，并利用反应性连接分子实现这些单元之间的共价拼接，从而在膜尺度上形成规则、有序且连续的超微孔通道。这种“拼图式”组装不仅避免了传统COF膜中常见的晶界缺陷，也实现了埃级孔道的*构建。得益于这一结构优势，膜表现出优异的分离性能：水通量达到10.2 L·m⁻²·h⁻¹·bar⁻¹，对Na₂SO₄的截留率高达99.4%，Cl⁻/SO₄²⁻选择性达到1090。同时，该方法可通过卷对卷工艺实现30 cm宽、无限长度的连续制备，兼顾性能与规模化能力。
意义
该工作从“结构拼接”这一全新视角出发，将艺术中的镶嵌概念引入材料设计，实现了从分子单元到宏观膜结构的有序构建，突破了COF膜在孔径精度与结构完整性之间的长期矛盾。这一策略不仅为高选择性离子分离提供了新路径，也为COF等晶态多孔材料的工程化应用奠定了基础。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/TmoIRjNpSpRVPKYLmJlahg
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