新加坡国立大学赵丹团队Langmuir|基于表面和界面化学的功能性共价有机框架薄膜用于分子分离

英文原题：

Functional Covalent Organic Framework Films Based on Surface and Interfacial Chemistry for Molecular Separations

通讯作者：赵丹, 新加坡国立大学

作者： Hao Yang (杨昊), Haoyuan Zhang (张昊元), and Dan Zhao (赵丹)

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背景介绍

共价有机框架（Covalent Organic Frameworks, COFs）是一种新兴的晶态多孔材料，具有高结晶度和周期性扩展的网络结构。COFs 的大比表面积和优异的稳定性使其在多种能源和环境相关的分离过程中展示出巨大的潜力。在过去十年中，研究者们开发了一系列制备 COFs 薄膜的策略用以克服COFs粉末的溶解性和加工性困难。表面和界面化学为设计和制备具有特定孔结构和功能的 COFs 薄膜提供了一个新的平台。表面化学可以用于精确调节 COFs  孔表面的功能，从而对主客体分子之间的相互作用进行控制用以提高 COFs 薄膜的吸附选择性。此外，COFs 薄膜的表面性质（如表面亲水性和荷电性）也可以通过表面化学调控，进而实现高分离性能和抗污染性能。界面化学为制备具有高度有序结构、大面积和厚度可调的COFs薄膜提供了新的方法，为 COFs 薄膜分离性能的充分发挥奠定了基础。

综述要点

近日，新加坡国立大学赵丹教授课题组在 Langmuir 上发表了题为“基于表面和界面化学的功能性共价有机框架薄膜用于分子分离”的Perspective文章。

1） 综述了基于表面化学的功能性 COFs 薄膜最新进展。围绕溶剂热合成法、剥离/自组装法总结了基于表面化学的功能性 COFs 薄膜制备、结构调控和分离应用。此外，综述了目前 COFs 薄膜表面性质（亲水性、荷电性等）调控的方法；

2） 综述了基于界面化学的功能性COFs薄膜最新进展。围绕界面聚合及膜内多界面工程设计策略，总结了基于界面化学的功能性COFs薄膜制备、界面设计和分离应用。

总结/展望

尽管表面和界面化学为COFs薄膜的发展提供了更多新的可能性，该领域仍具有很多未解决的挑战。本文对COFs薄膜领域内的重要挑战进行了展望：

1） 合成超微孔的 COFs 薄膜用于气体分离和反渗透应用；

2） 利用界面合成制备高质量 COFs 薄膜；

3） COFs薄膜的大规模制备方法；

4） 化学稳定的 COFs 薄膜制备方法用于工业液体分离（含苛刻有机溶剂、强酸强碱环境等）。

基于表面和界面化学制备功能性 COFs 薄膜是分子分离的一个重要的发展方向。先进的功能性 COFs 薄膜设计将为晶态分离膜内分子传递机制提供新的理论基础，有望促进该类分离膜在分子分离中的实际应用和工业化发展。

相关论文发表在 Langmuir 上，新加坡国立大学博士后杨昊博士为文章的第一作者，赵丹教授为通讯作者。

通讯作者信息

赵丹，2010年自 Texas A&M 大学获得无机化学专业博士学位（导师Hong-Cai Joe Zhou教授）。2012年7月完成了 Argonne 国家实验室的博士后研究，并加入新加坡国立大学化学与生物分子工程系担任助理教授。2018年7月获得终身教职资格晋升为副教授。他的研究兴趣包括先进多孔材料和膜在清洁能源和环境可持续性方面的应用。

课题组主页链接：https://blog.nus.edu.sg/dzhao/

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Langmuir 2023, 39, 20-27

Publication Date: Dec. 18,  2022

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c02866

Copyright © 2022 American Chemical Society

关于 Langmuir

IF 2021: 4.331

Citaions 2021: 129,693

CiteScore 2021: 6.7

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