近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在离子筛分COF膜精密构筑研究方面取得新进展。相关研究以“Dual-regulated covalent organic framework membranes with near-theoretical pore sizes for angstrom-scale ion separations”为题，发表于Science Advances。

具有有序孔道、可调孔径和化学稳定性的共价有机框架（COF）是实现埃级精准分离的理想膜材料。然而，现有COF膜多存在结晶度不足、孔径偏离理论值及成膜不连续等问题，离子分离性能远未达到理论预期。因此，制备近理论孔道结构的COF膜对于实现埃级尺度精准离子筛分至关重要。本研究提出一种“双端调控界面聚合法”，在水相中引入布朗斯特酸的同时，在有机相中引入有机碱，实现了COF聚合与自修复过程的时空协同调控。分子动力学模拟解释了酸调控下水相胺单体受控均匀扩散，原位质谱追踪阐明了有机碱与醛单体可逆缩合有效引入COF自修复路径。所制备的近理论水合孔径COF膜结构均一性显著提升，实现了一二价阳离子约267的理想选择性和234的实际选择性，分子动力学模拟进一步揭示了COF孔道中一二价阳离子差异化输运行为，为下一代精准分离膜的设计合成提供了新方向。

图 双端调控COF膜界面聚合法示意图

该研究得到了国家自然科学基金、安徽省生态环境厅等项目的资助。同时，研究还得到了中国科大超算中心的支持。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady3587