scientific research
首页 - -

中国科大环境系Angewandte Chemie International Edition |多孔有机笼膜用于精准分子筛分处理研究新进展

发布时间:2024-07-21    阅读次数:14    来源:环境科学与工程系

近期,中国科学技术大学环境科学与工程系采用液-液界面工程方法,通过设计分子内氢键增强笼分子间相互作用的策略,成功制备了高结晶度的自支撑多孔有机笼膜并用于精准分子筛分。相关研究结果以Crystalline porous organic cage membranes constructed through fortified intermolecular interactions for molecular sieving为题,于2024625日被Angewandte Chemie International Edition接收(DOI: org/10.1002/anie.202409296)。

多孔有机笼(POC)作为一种新型孔材料备受关注。POC由离散的有机分子组装而成,具有笼形结构和固有空腔,具有高孔隙率、易于修饰的孔结构、良好的溶液加工性等优点,从而为POC膜的设计制备提供了可能性。由于POC膜具有高比表面积和孔体积,以及开放可调的孔道,可实现高效的分子传输和精准的分子筛分,具有重要研究价值和应用前景。

目前,大多数研究工作制备的POC均为粉末状,由于POC笼之间通过弱分子间相互作用连接,使得制备纯相结晶的多孔有机笼膜面临巨大挑战。通过旋涂法制备的纯相多孔有机笼膜通常为无定型膜,这导致其无法充分利用笼分子间形成的通道进行高效分子传输。

中国科学技术大学环境系通过结构调控增强分子笼之间的相互作用成功制备了高结晶度的自支撑多孔有机笼膜为阐明膜制备过程的驱动力,一系列含有不同取代基的对苯二甲醛结构单元通过界面聚合(IP)在不同条件下与柔性三胺发生反应,并利用单晶X射线分析等证实。密度泛函理论(DFT)计算表明分子内氢键可显着增强分子间相互作用。所制备的POC膜在水中和有机溶剂中均表现出快速的溶剂渗透性和高染料截留率。此外,该膜在有机小分子污染物精准筛分、药物小分子的分离纯化、印染废水处理、盐染分离等挑战性领域具有巨大应用潜力。

  

图 通过结构调控增强分子笼之间的相互作用制备自支撑多孔有机笼膜

 

该工作得到了国家重点研发计划、国家青年人才计划、双一流中央高校科研基金等项目的支持。

 

 

论文链接:https://doi.org/10.1002/anie.202409296

上一篇:下一篇: