共价有机骨架材料（COFs）是一种非常有前景的多孔材料，它具有广泛的化学可调性，高孔隙率，分子层面的有序排列和较强的化学稳定性。尽管COF具有这些优点，但是其相对较大的孔径（一般大于0.5 nm）限制了它作为膜材料用于气体分离这一方面的应用，尤其是对于大多数动力学直径小于0.4 nm的气体的筛分要求。近日，新加坡国立大学的Dan Zhao教授课题组报道了通过具有不同孔径和相反电荷的两种离子共价有机纳米片（iCON）的层层（LbL）组装来合成超薄二维（2D）膜。

本文要点

1）   由于具有强静电相互作用的离子共价有机纳米片的错列堆积，所合成的膜具有较小的孔径，优化的堆积模式，和不牺牲厚度的紧凑致密的结构，这些性质非常适合其用作分子筛气体分离方面。

2）   其中，具有41 nm厚度的TpEBr@TpPa-SO₃Na这一杂化膜在423 K处显示H₂渗透率为2566气体渗透单位（GPU），H₂ / CO₂分离系数为22.6，超过了最近的Robeson上限，并且具有较长时间的水热稳定性。

3）   这一材料不仅为高性能的H₂分离膜提供了候选产品，而且还为COF或二维多孔聚合物膜的孔工程提供了启示。

参考文献

Yunpan Ying et al. Ultrathin Two-Dimensional Membranes Assembled by Ionic Covalent Organic Nanosheets with Reduced Apertures for Gas Separation. J. Am. Chem. Soc., 2020.

DOI: 10.1021/jacs.9b13825

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13825