南京工业汪勇Angew：3D COFs膜用于快速、稳健的有机溶剂纳滤!

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研究内容

有机溶剂纳滤(OSN)在石化和制药行业中变得越来越重要，需要优质且坚固的膜。

南京工业大学汪勇教授课题组通过缓和界面结晶设计了三维共价有机框架(3D COF)膜来生产高选择性和稳健的OSN膜。该3D COF膜对高浓度进料和长期运行约1000小时表现出创纪录的稳定性。相关工作以“Design of Three-Dimensional Covalent Organic Framework Membranes for Fast and Robust Organic Solvent Nanofiltration”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

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研究要点

要点1.纳米多孔载体作为调节剂，允许具有互穿亚纳米通道的抗溶胀3D COF膜结晶。3D COF平台通过发挥其独特的优点，包括刚性晶体框架、空间连续通道和疏水孔化学，克服了OSN膜的关键瓶颈。

要点2.3D COF具有亚纳米和抗溶胀通道，可对精细目标提供敏锐的选择性，并具有异常高且稳定的甲醇渗透性。TFPM-HZ/PAN膜具有出色的溶剂渗透性和高分子选择性，大大超过了最先进的OSN膜。

要点3.TFPM-HZ/PAN膜具有由结晶性质产生的均匀且不可变形的骨架可抵抗溶剂溶胀和物理老化，其对高浓度进料和长期运行(1000小时)表现出创纪录的稳定性。这些独特的特性使TFPM-HZ/PAN膜特别适用于从有机液体中纯化各种生物活性分子。

该研究工作为合成结晶聚合物膜提供了设计原则，所开发的3D COF膜有望在需要节能纳滤的广泛应用中得到应用。

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研究图文

图1. TFPM-HZ的合成和表征。

图2. TFPM-HZ/PAN膜的制备和表征。

图3. TFPM-HZ/PAN膜的结构和性能表征。

图4. TFPM-HZ/PAN膜的OSN性能。

图5. TFPM-HZ/PAN膜的稳定性和耐久性评估。

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文献详情

Design of Three-Dimensional Covalent Organic Framework Membranes for Fast and Robust Organic Solvent Nanofiltration

Xiansong Shi, Zhipeng Zhang, Congcong Yin, Xin Zhang, Jianghai Long, Zhe Zhang, Yong Wang*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202207559

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作者简介

汪勇，1977年出生，博士，教授，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，973项目首席科学家。本科及硕士毕业于天津工业大学高分子专业（导师：杜启云研究员），博士毕业于中国科学院化学研究所物理化学专业（导师：韩布兴院士）。博士毕业后，在美国宝洁公司北京技术中心从事研发工作。自2006年10月起受德国洪堡基金会资助，在德国马克斯·普朗克微结构物理研究所进行洪堡研究，并于2008年7月作为洪堡学者代表，应邀参加第58届诺贝尔奖获得者大会。2009年回国，在南京工业大学化工学院膜科学技术研究所工作，为材料化学工程国家重点实验室、国家特种分离膜工程技术研究中心固定研究人员。

从事膜材料与膜过程的研究，聚焦于均孔膜（Homoporous Membranes, HOMEs）的设计、制备、放大与应用。主持973计划项目、973前期研究专项、国家自然科学基金以及德国洪堡基金会Research Group Linkage Program等项目；获得国家杰出青年科学基金、江苏省杰出青年基金以及霍英东基金等人才项目资助。迄今已在Acc. Chem. Res., ACS Nano, Adv. Mater., AIChE J., J Membr. Sci., Macromolecules, Nano Lett.等期刊上发表通讯作者SCI论文100余篇；已申请或获授权发明专利20余件。获得中国化学会青年化学奖、江苏青年科技奖、江苏省科学技术一等奖、中国石化联合会科技进步一等奖等奖励。担任《膜科学技术》、《水处理技术》杂志编委、中国膜工业协会专家委员会委员、香山科学会议执行主席、“水处理膜”江苏高校优秀科技创新团队带头人。

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