绿色规模化制备COF分离膜用于药物脱盐

张明 2023-12-11

Covalent organic frameworks（COFs）材料，是共价键合的具有长程有序结构、永久孔隙率和均一孔径分布的分子层状结晶聚合物，在膜分离领域极具应用潜力。

然而，传统的合成方法（如溶剂热和微波法）常会产生不溶性COFs微晶粉末，难以形成均一且致密的COF分离层，极大限制了COFs材料的在膜分离领域的进一步应用。同时，上述方法在成膜过程中常存在严重的溶剂污染问题，难以实现COF分离膜的绿色化制备。

图1 刮涂辅助界面聚合（SAIP）法制备COF分离膜示意图

针对上述问题， 新疆大学孟洪教授、 江南大学董亮亮副教授和 杭州电子科技大学梁立军副研究员合作，报道了 一种新型刮涂辅助界面聚合（SAIP）技术，实现了COF分离膜的大面积绿色化制备。该技术使用无毒、低挥发性的离子液体（ILs）作为有机相，代替传统的有机溶剂，在PAN基膜上界面聚合制备TpPa COF分离膜。相比于传统界面聚合法，该技术所采用的ILs提高了COF膜制备过程的绿色度。同时，ILs对COF单体高的溶解度，可实现COFs膜的快速制备（在2分钟内即可形成COF选择层）。此外，借助ILs固有的高粘度的特点，成功将工业化的溶液刮涂技术应用于界面聚合过程中，从而实现COF分离膜的大面积连续化制备)。通过对SAIP过程中关键参数的调控，成功制得具有良好结晶性且有效面积可达19×25 cm ²的TpPa COF膜。制备的TpPa COF膜表现出优异的抗生素脱盐性能，膜渗透通量可达48.09 L m ^-2 h ^-1 bar ^-1，NaCl/阿霉素选择性为41.8，远优于商业分离膜。该工作为COF分离膜的规模化绿色制备提供了一种创新思路，推进了COF分离膜的工业化进程。

图2 COF分离膜的药物脱盐性能

图3 COF分离膜大面积制备与过程绿色化分析

该工作以“Membranes based on Covalent Organic Frameworks through Green and Scalable Interfacial Polymerization using Ionic Liquids for Antibiotic Desalination”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》上(DOI: 10.1002/anie.202316315)。新疆大学孟洪教授、江南大学董亮亮副教授和杭州电子科技大学梁立军副研究员为论文的通讯作者。新疆大学潘彦博士，江南大学刘豪豪博士和杭州电子科技大学黄子奇硕士为论文的共同第一作者。

内容来源：网络

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审　　核：何发

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