研究背景
近年來，具備可切換潤濕性、耐溶劑性和優異韌性的膜材料逐漸成為分離應用中的新興選擇。然而，目前膜材料在實際應用中仍面臨諸多挑戰，如機械強度有限、化學穩定性差以及膜制造過程中可能出現的結構缺陷等。這些問題制約了其廣泛應用。共價有機框架（COFs）作為由有機小分子通過共價鍵連接而成的晶態材料，憑借其高孔隙度、優異的穩定性以及可定制的功能等特性，為解決這些難題提供了全新的思路。
研究概述
吉林大學化學學院楊英威教授團隊系統綜述了COFs基膜材料在分離領域的應用與前景。COFs材料在膜分離中展現出優異的性能，特別是在氣體分離、油水分離和有機溶劑納濾領域。文章回顧了COFs膜的制備策略，包括界面聚合、逐層組裝以及原位生長等，并深入探討了這些方法對膜的厚度和分離性能的影響。此外，文中還展望了COFs膜分離技術的未來發展方向，并指出了當前研究中面臨的挑戰與機遇。
圖1. 熱力學過程、動力學過程和分子篩分的傳輸機制圖。
作者們首先綜述了界面聚合法能夠制備出穩定且高強度的COFs膜，適用于氣體分離和水處理；逐層自組裝法通過精確調節每層材料的功能基團，實現對膜厚度和性能的精確控制；原位生長法在基底上直接生長COFs膜，適合高性能分離應用。這些合成方法賦予COFs膜優異的分離效率、機械強度和溶劑穩定性，并能根據不同應用需求靈活調節膜的厚度，以優化其分離性能。接著，結合最新的研究結果，作者們還分析了COFs膜在分離過程中的優勢。這些優勢包括高孔隙率、優異的化學穩定性、可調孔徑和大比表面積等特性，使得COFs膜在多種分離領域展現出廣泛應用潛力。然而，作者們也指出，COFs材料在膜分離技術中的應用仍面臨一些挑戰，諸如大規模制備技術難題和低成本材料的缺乏等。未來的研究應重點關注優化膜的結構與孔隙調控策略，探索新型材料合成方法，并推動COFs膜在實際分離中的應用。此外，作者們強調了調控三種分離機制對COFs膜材料性能的重要性，并展望了該技術的未來發展方向，提出了當前研究中的機遇與挑戰。
期刊簡介
Advanced Science 是Wiley旗下創刊于2014年的優質開源期刊，發表材料科學、物理化學、生物醫藥、工程等各領域的創新成果與前沿進展。期刊為致力于最大程度地向公眾傳播科研成果，所有文章均可免費獲取。被Medline收錄，PubMed可查。最新影響因子為17.521，中科院2021年SCI期刊分區材料科學大類Q1區、工程技術大類Q1區。
