含非平面结构共价有机骨架分子筛分膜的界面聚合制备及其分子筛分性能研究

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膜分离技术是一种通过在多孔膜两侧施加压力差，使不同组分选择性通过膜从而达到分离效果的技术，与传统的热蒸发、蒸馏相比具有能耗低、操作时间短、安全性好、环境相容性好等优点而被广泛应用于分离纯化领域。有机溶剂纳滤（OSN）是一种常用的膜分离方法，广泛应用于废弃溶剂处理以及分子回收。但是目前所报导的OSN膜大多是由非晶态聚合物如聚酰胺、聚酰亚胺等通过无规交联获得，缺乏有序而且可调的孔道结构，而且孔道的稳定性也比较差，长时间使用后渗透通量会大大降低而影响分离效率。因此探索新型的材料，制备同时具有优异分子选择性和稳定渗透性的分离膜非常有必要。

共价有机骨架（COFs）作为一种新型的结晶性多孔材料，其具有高比表面积，刚性的骨架结构，规整而且可调的孔径，同时共价键的链接赋予其良好的化学稳定性，所以在

有机分离体系中拥有极大的应用潜力。但目前大多数COFs材料由于合成条件的限制，微观上多是由几十纳米大小的微晶所堆积，宏观上为粉末形态，如何将其制备成薄膜结构是一项很大的挑战。现有报导可以在金属界面上生长完整的COF薄膜，但却需要合适的基板以及昂贵的技术才能实施，所以难以推广。

界面聚合作为一种能够批量制备薄膜形态产物的合成方法，目前在COF 膜制备方面也有诸多进展。Dichtel等通过受限界面聚合，将催化剂和单体分在两相，使催化作用局限在两相界面处，从而得到了连续的COF 膜。膜的厚度可以通过调整单体浓度调节，最薄可达2 nm。这一分离膜对各种体积大于COF孔径的染料分子的拦截率均可达到90%以上。尽管在COF膜的制备方面有着良好的进展，研究者们为了提高产物的结晶度倾向于使用平面的结构单元，但结晶度的提高会导致获得的COF膜易脆，很难制备适用于分子筛分的大面积无缺陷膜。

针对以上的问题，四川大学刘习奎教授课题组采用均三水杨醛（TFP）和非平面结构单元的三(4-氨基苯基)胺（TAPA）为反应单体，以对甲苯磺酸（PTSA）作为催化剂，通过界面聚合法制备了一种适用于有机系分子筛分领域的COF 膜（Scheme 1），其结构和宏观形态经FT-IR、 XRD 和AFM表征，并通过紫外-可见光谱仪测定了分子筛分性能。制得的COF膜具有规整的孔道结构，而且能够在各种溶剂以及强性酸碱环境下长时间保持。同时COF膜对各类溶剂都具有一定的通量，还展现出了优异的的分子筛分属性。