我院何亚三教授课题组科研成果以"Stringing covalent organic framework particles for preparing highly loaded mixed-matrix membranes for efficient and precise dye separation"为题发表在国际化工分离领域旗舰期刊《Journal of Membrane Science》（SCI中科院一区TOP期刊）上。该研究成果以闽南师范大学为唯一通讯单位，我院2022级硕士研究生张踩为该论文的第一作者，这是该生在读期间发表的第二篇SCI中科院一区论文。

膜分离技术具有操作简单、能耗低、易扩展等优点，其纳滤技术已广泛应用于染料废水处理。目前，用于处理染料废水的商业膜主要是聚合物致密膜，然而聚合物膜很少具有规则和连续的通道，膜分离性能受到低扩散系数的限制。基于共价有机框架（COFs）的混合基质膜（MMMs）结合了可加工聚合物和有序多孔的优点，具有突破“选择性和渗透性互搏”的潜力。然而，控制相间界面相容性以制备高COFs负载的MMMs仍然是一个待解决的难题和面临的挑战。高COFs负载可以充分发挥COFs有序多孔的精确分子筛分优势。

为此，何亚三课题组提出了“用适合聚合物长链分子将COFs颗粒串联”的概念，有效改善了COFs和聚合物间的相容性，制备了具有高分离性能的高COFs含量的MMMs。该策略无需对COFs进行复杂的纳米片化或表面修饰，只需将适合的COFs粉末与壳聚糖（CS）溶液混合即可轻松制备。课题组合成了三种典型的COFs并用于测试。经实验及表征证实，合适的COF孔径和良好的亲水性是“串联”的关键，可以使CS进入COFs多孔中，并通过强氢键将COFs颗粒紧紧的串联在一起，从而改善了COFs颗粒与CS的结合，使得所制备的膜具有优异的稳定性。所制备的膜中的COFs含量高达67%，为迄今为止报道的COFs基MMMs最高值。所制备的膜在考马斯亮蓝（BB）的过滤中表现出优异的渗透性和稳定的100%截留率，与其他报道的膜相比具有很强的竞争力。它还可以精准的分离BB/甲基橙混合溶液，仅透过甲基橙分子。CS分子进入COFs的大孔中除了能够提升COFs颗粒与CS分子之间结合，也能形成新的较小孔，可以截留较大的染料分子，并允许小分子通过，而COFs的高负载量也确保了所形成的膜仍保持有序COF孔的精确筛分特性。该论文进一步探索阐释了该MMMs膜的分子分离机制。

这项工作为提高界面相容性以制备高负载MMMs提供了一种重要的概念和简便策略，可促进高性能MMMs的发展。该制备方法简单，所制备的膜坚固稳定，具有良好的工业化应用前景。

该研究得到了福建省科技厅引导性项目（No.2020N0016）和校企合作基金（No.A91884）的共同资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.123509

（文/图：张踩）