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石油化工和生物制药等过程广泛使用有机溶剂，发展新型材料和高效工艺对溶剂回收和分离纯化尤为重要。相比热致分离过程，耐溶剂纳滤膜分离工艺具有节能减排、绿色环保等显著优势，对推动“双碳”战略目标具有积极意义。然而，传统材料所构建的耐溶剂纳滤膜普遍存在物理老化、溶胀和分离选择性欠佳等严重制约分离效率的局限性，亟需发展新型特种膜材料以解决该关键问题。 近年来，南京工业大学汪勇教授团队围绕三维共价有机框架（3D COFs）开展系列研究，发展了3D COFs液体分离膜并应用于高精度离子和分子分离（Nano Lett. 2021, 21, 8355-8362；Macromolecules 2022, 55, 3259-3266）。近日，该团队以实现耐溶剂纳滤膜的孔道规整化和性能持久化为目标，提出采用孔道交错连通且孔径亚纳米均一3D COF构建有机溶剂纳滤膜，该膜在活性药物分子分离和纯化中展现应用潜力。
3D COF具有良好的结晶性和多微孔结构，其孔径尺寸在亚纳米范围内呈单一分布。将3D COF合成于多孔基膜表面，制备得到具有复合结构的耐溶剂纳滤膜：3D COF分离层（厚度~70 nm）提供分离选择性；基膜赋予复合膜机械强度，维持稳定运行。 3D COF耐溶剂纳滤膜展现优异的分离选择性，能够在高渗透通量下实现精密分子分离。结晶框架结构确保纳滤膜突出的性能稳定性和持久性，膜在连续运行~1000 h后性能基本不变。该工作为开发高通量、高稳定的耐溶剂纳滤膜提供了新思路，并展示了共价有机框架等自具孔聚合物在生物制药中的应用价值。 论文信息 Design of Three-Dimensional Covalent Organic Framework Membranes for Fast and Robust Organic Solvent Nanofiltration Xiansong Shi, Zhipeng Zhang, Congcong Yin, Xin Zhang, Jianghai Long, Zhe Zhang, and Yong Wang* Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202207559
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