自支撑共价有机框架的制备及其气体分离性能

毕静婕; 廖耀祖; 张卫懿

doi:10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0138

东华大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 52 ›› Issue (3) : 94 -101. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2025.0138

自支撑共价有机框架的制备及其气体分离性能

毕静婕, 廖耀祖, 张卫懿

作者信息 +

Author information +

文章历史 +

摘要

共价有机框架（COF）膜作为一类新型多孔材料，在气体分离领域具有重要应用潜力，但传统COF膜的制备仍面临化学稳定性差、合成工艺复杂及难以规模化等挑战。通过动态共价化学键合取代反应，提出一种制备COF膜的新策略：将无定形共价有机聚合物（COP）膜转化为高结晶度COF膜，从而解决上述COF膜制备面临的问题。以亚胺连接的COP膜为前驱体，均苯四甲酸二酐（PMDA）为替换单体，成功构建三种聚酰亚胺键连接的COF膜（TAPT-PMDA、TAPB-PMDA、TAPA-PMDA）。转化后的COF膜具有高度有序的晶体结构、高比表面积及优异的力学性能，并且TAPT-PMDA和TAPB-PMDA膜具有出色的H₂/CO₂选择性（1.46和2.24）,同时还具有超高的H₂渗透性(7.69×10^-13和7.06×10^-13 mol/（m·s·Pa）),超过2008年Robeson上限。这种无序到有序结构的转化制膜策略为高效、可扩展的COF膜的制备提供了新思路，并推动了气体分离技术的实际应用。