两性离子共价有机框架调控界面聚合构建高通量纳滤膜用于海水淡化

本工作创新性地利用两性离子共价有机框架（amCOF）构建功能化中间层，通过氢键和静电作用协同调控哌嗪（PIP）单体扩散行为，成功制备出具有图灵皱褶结构的高性能纳滤（NF）膜。该膜在保持99.3%硫酸钠（Na2SO4）截留率的同时，水通量达到34.2 L·m?2·h?1·bar?1，为高性能脱盐膜设计提供了新策略。

　　

Highlight

通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对制备的膜进行氢键和聚酰胺键检测。采用X射线光电子能谱（XPS）、接触角测量仪和电动分析仪分别表征膜的化学结构、表面润湿性和电荷特性。

Synthesis and characterization of the TpMBh-SO₃H nanosheets

采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和¹³C核磁共振（NMR）对TpMBh-SO₃H的化学结构进行表征。amCOF的FTIR光谱（图2a）显示1572 cm^?1和1287 cm^?1处的特征峰分别归属于C=C和C-N伸缩振动，且末端-CH=O中C=O伸缩振动（2897 cm^?1）以及MBh-SO₃H中-NH₂的N-H伸缩振动（3345 cm^?1）消失，表明两种单体已完全反应。

Conclusion

本研究创新性地利用具有酸碱双位点的amCOF纳米片精准调控界面聚合（IP）过程，成功制备高性能纳滤（NF）膜。amCOF纳米片通过氢键作用和静电吸引力协同抑制哌嗪（PIP）单体扩散，促进形成致密超薄聚酰胺（PA）分离层，其独特的图灵皱褶结构使膜兼具高水通量（34.2 L·m^?2·h^?1·bar^?1）与高截留率（99.3% Na₂SO₄），为先进脱盐膜设计提供了新范式。