通过具有垂直非对称电荷分布的共价有机框架膜进行单酸萃取

《Science China-Chemistry》：Single acid extraction via covalent organic framework membranes featuring vertically asymmetric charge distribution

垂直非对称电荷分布的COF膜通过界面聚合与纳米片铸造制备，在单盐和八组分混合体系中对H?/Mg2?、NO??/PO?3?等离子选择性达702和201，连续运行稳定216小时，为复杂混合物高效分离提供新策略。

　　

摘要

从复杂混合物中精确且选择性地分离目标溶质仍然是工业分离过程中的一个关键且具有挑战性的目标。传统的膜材料通常在分离阳离子或阴离子方面表现出色，但难以同时区分两者。在这项研究中，我们开发了具有垂直非对称电荷分布的共价有机框架（COF）膜，这些膜是通过界面聚合后进行纳米片铸造制备的。这些膜表现出显著的离子电流整流特性。在单一盐类条件下，最佳膜材料实现了极高的选择性，其H⁺/Mg²⁺ = 702和NO₃^?/PO₄^3? = 201。值得注意的是，在多组分系统中，选择性进一步提高。在一种包含八种成分的酸/盐混合物中，该膜的分离比分别为NO₃^?/PO₄^3? = 380、NO₃^?/SO₄^2? = 234、NO₃^?/Cl^? = 11、H⁺/Li⁺ = 698、H⁺/Na⁺ = 1120、H⁺/K⁺ = 525以及H⁺/Mg²⁺ = 17182，并且在连续运行至少216小时的情况下仍能保持稳定性。这项工作提出了一种用于从复杂混合物中高效分离溶质的稳健膜设计策略，为可持续的化学回收技术带来了宝贵的进展。