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COF膜研究取得新的研究进展

       近日,北京化工大学化学工程学院孟洪教授、博士后范红玮与德国汉诺威大学Jürgen Caro教授合作,在2D-COF膜的设计合成及其分离性能研究方面取得重要进展,成果“Covalent Organic Framework−Covalent Organic Framework Bilayer Membranes for Highly Selective Gas Separation”发表在国际著名学术刊物Journal of the American Chemical Society上并被选为刊物封面。

       这一创新性工作,设计构筑了一种具有高选择性的双层COF-COF气体分离膜,其技术策略是根据COF材料之合成条件的差异性,采用变温溶剂热法调控不同COF的合成顺序,先在低温(RT,72h)下合成腙键COF-LZU1,之后升高温度(120 °C, 72 h)合成连ACOF-1,进而将其先后沉积到双氨基改性的陶瓷片基底上,最终得到具有相互交错孔结构的COF-LZU1−ACOF-1双层膜。这种新型的COF-COF双层膜,对混合气体H2/CO2、H2/N2及H2/CH4的分离具有良好的分子筛分性能,气体选择性分别可达到24.2、84.0和100.2,膜的综合性能超过了2008年“Robeson upper bounds”。这一工作创制了一种新型的气体分离膜材料,亦为COFs功能材料的孔设计和改性提供了新途径。

 

        范红玮博士等进而采用原位溶剂热法,在基改性的管式陶瓷基底上合成了厚度约为400 nm的腙键COF-LZU1膜,所制备的COF膜对多种尺寸大于1.2 nm的水溶性染料均有很好的截留性能(>90%),水的透过通量可达700 L·m-2·h-1·MPa-1,此类COF-LZU1膜同时具有较强的耐污染性和使役稳定性,在水质净化和废水处理等方面具有潜在的应用前景。这一工作发表在国际著名学术刊物Angewandte Chemie, https://doi.org/10.1002/anie.201712816,被选为“VIP paper”和封面,亦被Chemical & Engineering News作为化工技术领域的研究亮点进行了报道。

 

        研究团队中的范红玮博士是化工学院孟洪教授和德国汉诺威大学Jürgen Caro教授合作指导的优秀博士后,已连续在JACS、Angewandte Chemie、Journal of Materials Chemistry A、ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Membrane Science等一流刊物上发表了多篇高水平论文。

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