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共价有机骨架聚合物功能膜制备方法的研究进展

2021-08-21刘祎汪明旺吕宏凌陈金庆

化工进展 2021年8期
关键词:改性界面功能

刘祎,汪明旺,吕宏凌,陈金庆

(中国石油大学(华东)化学工程学院,山东青岛 266580)

共价有机骨架聚合物(COFs)是一类具有周期性结构的晶态多孔功能材料,由硼、碳、氮等轻质有机元素以共价键稳固连接构成,因其具有低密度、高孔隙率、高比表面积、单体多样性、易于分子层面功能化设计等优点,近年来引起广泛关注[1],在储气储能、半导体催化、分子筛分/捕获、新型电极材料、传导传感、生物医疗等领域极具潜力。但COF材料通常是粉末微晶形态,难融熔、难加工,严重限制其应用范围。将COF晶体以薄膜形态成型可充分发挥其固有优势,易改性的丰富内孔道结构拓展了功能性COF材料应用范围,基于拓扑设计与缩聚反应的高效COFs薄膜制备是近些年COF材料研究的主要方向。

目前多孔膜材料集中在人造孔石墨烯基材料、沸石咪唑酯框架、金属有机框架(MOF)、微滤纳滤等膜。这些材料多依附基底呈薄膜复合膜或混合基质膜(MMMs),虽具备可控内孔道结构、高孔隙率,呈现分离应用潜力,但均存在高分子链段覆盖、界面相容性差、易水解等问题,利用现有工艺条件难以形成连续大尺寸纯态超薄功能膜。固有二维拓扑层状结构的COF材料可便利实现大尺寸薄膜制备,且轻质、易修饰、全有机架构兼容性强。近年来,已有多类型大量COF材料用于设计制备高性能COFs薄膜,应用在气体分离、传感、储气、催化、膜电极等领域。COFs薄膜被应用于膜分离领域,具有高渗透性和高选择性,特别是纳滤和超薄复合膜[2-3],制膜方法直接决定膜组成、膜孔结构和功能性应用。……

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