室温动态共价化学构筑分级多孔COF中空纤维实现染料高效选择性去除

针对粉末状共价有机框架(COF)在染料吸附中存在的回收困难与二次污染问题，中国科学院团队创新性地将模板电纺与室温动态共价化学结合，成功制备出具有2.2 nm规则孔道、1402 m2 g?1 高比表面积的TAPT-TFPT COF中空纤维。该材料对刚果红(CR)展现出3670 mg g?1 的超高吸附容量（较现有COFs提升3-15倍），兼具pH适应性(pH 2-12效率50-99%)和循环稳定性(5次循环保留90%)，为工业级水处理技术树立了新标杆。

　　

染料污染是威胁水生态安全和人类健康的重大环境问题，传统粉末状共价有机框架(COF)虽具有高吸附潜力，却面临难以回收、易造成二次污染的困境。针对这一挑战，中国科学院团队在《Desalination》发表的研究中，开创性地将模板辅助电纺技术与室温动态共价化学相结合，成功构建了具有分级孔结构的TAPT-TFPT COF中空纤维，为工业废水处理提供了革命性解决方案。

研究采用电纺丝固定三嗪三胺单体(TAPT)，通过乙酸催化在水相中实现4,4′,4″-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯甲醛(TFPT)的原位共价组装，最终获得具有2.2 nm规则孔道和120 nm晶壁的中空纤维。技术核心在于：1）PAN电纺模板引导COF定向生长；2）乙酸双功能催化实现室温动态共价键重组；3）水相合成避免有机溶剂污染。

【Synthesis and characterization】
通过同步辐射X射线衍射证实材料具有AA堆叠的结晶结构，氮气吸附显示其具备I型微孔和IV型介孔特征，BET比表面积达1402 m²
g^?1
。热重分析表明材料在400°C内保持稳定，酸碱耐受测试显示其在pH 2-12范围结构完整。

【Dye adsorption performance】
对刚果红(CR)的吸附实验显示：1）最大吸附量达3670 mg g^?1
，远超同类材料；2）6小时内去除率95%；3）pH 2-12效率维持在50-99%；4）5次循环后性能保留90%。竞争吸附实验证实其对CR的选择性系数是荧光素钠(FSS)的38倍。

【Mechanistic insights】
动力学分析符合伪二级模型，等温线拟合为Langmuir单层吸附。分子识别机制包含：1）2.2 nm孔道与CR分子(1.8 nm)的尺寸匹配；2）三嗪N原子与CR磺酸基的多重氢键；3）芳环间π-π堆积作用。原位红外证实动态亚胺键(-C=N-)在吸附过程中的可逆重组。

该研究突破了传统COF粉末的工程化瓶颈，通过纤维形态设计实现了材料回收便利性与吸附性能的统一。室温水相合成策略较传统溶剂热法降低能耗90%，为绿色制造提供范本。所建立的"孔道尺寸-分子识别-动态键合"协同机制，为设计下一代智能吸附材料奠定了理论基础。研究成果对印染、制药等工业废水治理具有重要应用价值，相关技术已申请中国发明专利保护。