近日，姜忠义教授课题组在国际工程技术一区Top期刊《Desalination》（IF = 8.3）发表题为《Cyclodextrin tuned interlayer spacing in covalent organic framework membranes for efficient dye/salt separation》的研究论文。姜忠义教授和刘亚楠教授为论文共同通讯作者。

共价有机框架材料（COF）因其规则的纳米孔结构、高孔隙率和化学稳定性，在各种化学分离领域展现出广阔的应用前景。在自上而下的方法中，自组装形成的COF膜，理想情况下应通过COF纳米片之间的互连孔隙，构建出超短且垂直的质量传递通道，从而实现膜的高渗透性。然而，实际上，自组装的COF膜中，相邻COF纳米片之间可能出现遮蔽效应，这会导致质量传递阻力的增加，从而降低膜的渗透性。

为了解决这一问题，海南大学姜忠义教授团队将环糊精（CD）作为插层剂，引入相邻的COF纳米片中，以增加COF膜的层间距，形成丰富的传质通道，从而实现高效的染料和盐分离（图1）。此外，CD与COF纳米片之间的相互作用可以增强膜在长期测试中的稳定性。

CD的加入显著提高了膜的渗透性，使得水通量比未添加CD的COF膜高出2到5倍。具体来看，当γ-CD的添加量从1.0 mg（COF/CD-1）增加到20.0 mg（COF/CD-20）时，水通量从93 L m^-2 h^-1增至224 L m^-2 h^-1。此外，具有较大尺寸γ-CD插层的COF/CD-10膜的水通量达到了160 L m^-2 h^-1，明显优于由较小尺寸CD插层的COF膜。这是因为较大尺寸的CD能够在相邻COF纳米片之间产生更大的层间距，从而提升膜的渗透性。这一结果表明，不同尺寸的CD可以有效调节COF膜的层间距，构建丰富的传质通道，降低传质阻力，从而最终提升膜的渗透性。此外，COF/CD膜对分子量超过327 g/mol的染料展现出高截留率（>95.9%）。在长期测试中，COF/CD膜表现出稳定的渗透性和优越的染料/盐选择性，证明了其在各种分离过程中的实际应用潜力。

本研究得到了国家重点研发计划（2022YFB3805202）、国家自然科学基金（22208074）、海南省自然科学基金（524YXQN417、222QN225）和海南省科技人员创新基金的支持 （KJRC2023D31）资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.desal.2024.118351

撰稿：刘亚楠

编辑：李诗琪

审核：潘福生