共价有机骨架(COF)具有优异的物理化学性质，是包括纳滤净水在内的多种新型应用的颠覆性材料平台。然而，目前现有的制备COF膜的方法需要苛刻的合成条件、较长的制造时间和繁琐的后处理，导致生产率较低。
近日，清华大学王海辉教授，华南理工大学Jian Xue采用两室电沉积(EPD)技术制备了高质量的离子COF膜，用于精确的分子纳滤。
文章要点
1）通过独特的电解槽设计，可获得无缺陷、均匀的离子COF膜，避免了传统EPD工艺存在的水电解产生的气泡扰动和电极表面的酸性或碱性微环境等问题。研究人员在阳极氧化铝(AAO)衬底上沉积了先前合成的COF纳米片。由于COF纳米片的高含量和单分散的带电基团，在几分钟内就可以在带正电的多孔AAO衬底上生成厚度小于100 nm的负电荷离子COF膜，提高了COF膜的制备效率。膜厚和分离性能可以通过EPD的时间进行精确调整。
2）放电时间为6min的离子COF膜具有良好的渗透选择性，优于大多数纳滤膜。在渗透率和截留率方面的优异性能归因于COF纳米片中有序的一维平面内传输通道以及尺寸筛选和静电斥力的协同作用。此外，由于离子COF材料优异的物理化学性质，离子COF膜表现出良好的稳定性、抗压稳定性和二元混合物分离能力。
3）这里开发的双电池EPD协议提供了一种潜在的方法来设计各种应用的功能膜/膜，不仅是膜分离，而且还包括其他涉及薄膜器件的应用，包括光电、传感器和能量转换。此外，研究人员使用了一系列不同电荷和维度的溶质分子作为被分离的探针分子。因此，COF膜的潜力在于从含有激素或药物(双氯芬酸、布洛芬)的地下水中生产饮用水。
参考文献
Rui Wang, et al, Ultrathin Covalent Organic Framework Membranes Prepared by Rapid Electrophoretic Deposition, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202204894
https://doi.org/10.1002/adma.202204894
