cof材料制备的疏水膜有什么优点（一面疏水一面亲水）

cof材料制备的疏水膜有什么优点（一面疏水一面亲水）图5.14种共存阳离子在a)1MHNO3，b)3M HNO3，c)5M HNO3，d)1M HCl，e)3M HCl，f)5M HCl溶液中通过t-TpMa-COF膜的渗透通量。图4.a)t-TpMa-COF膜亲水侧和b)疏水侧在多离子溶液(1M HNO3)中的水渗透速率和H 渗透通量。图1.a) t-TpMa-COF及其单体的FTIR谱，b)13C SSNMR谱，c)PXRD图谱，d)t-TpMa-COF的N2吸附等温线。图2.a-c)t-TpMa-COF的ACTEM(插图：t-TpMa-COF的模拟结构)；d)(c)的SAED；e)t-TpMa-COF的模拟层间距。图3.a)t-TpMa-COF膜的横截面SEM图像；b)t-TpMa-COF膜上表面的SEM图像和c)水的接触角；d)t-TpMa-COF膜上表面的AFM图像；e)t-TpMa-COF膜上表面的SEM图像和f)水的接触角以及

自然界充满了错综复杂的精美图案，如动物的条纹，植物的轮状叶序。艾伦·图灵用一个“反应扩散”方程揭示了这些自然模式的化学性质，即某些重复的自然模式可能是由两种特定物质(分子、细胞等)相互作用而产生的。后来，科学家们把由两种成分自发组织而成的条纹、环、螺旋或斑点的结构称为“图灵结构”(Turing Structure)。图灵结构的形成通常需要一个反应扩散体系，如界面聚合，这是一个处于非热力学平衡状态的体系。界面聚合制备的图灵膜具有优良的透水性和水盐选择性，在膜分离领域显示出巨大的潜力。

来自成都理工大学和四川大学的学者首次合成了一种具有双向各向异性图灵结构的新型共价有机骨架(COF)膜，并将其用于脱酸。该膜一侧具有线性和疏水性，另一侧具有多孔和超亲水特性，使得亲水侧的透水率是疏水侧的45倍，有效地阻止了水的反渗透。令人印象深刻的是，COF膜具有优异的耐热性、耐酸性和耐辐照性能，对含5M HNO3的复杂多离子溶液中的金属离子具有极高的截留能力，截留率可达100%。而H 很容易通过膜，渗透通量为1015.7 mol L−1m−2，实现了对高酸溶液的高效脱酸。本研究不仅为图灵结构膜的设计和制备提供了新的思路，而且为乏燃料后处理进料液等高酸度工业废水的脱酸和工艺简化提供了一种可行的策略。相关文章以“Covalent Organic Framework Membrane with Turing Structures for Deacidification of Highly Acidic Solutions”标题发表在Advanced Functional Materials。更多精彩请抖音搜索'材料科学网'。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adfm.202108178

图1.a) t-TpMa-COF及其单体的FTIR谱，b)13C SSNMR谱，c)PXRD图谱，d)t-TpMa-COF的N2吸附等温线。

图2.a-c)t-TpMa-COF的ACTEM(插图：t-TpMa-COF的模拟结构)；d)(c)的SAED；e)t-TpMa-COF的模拟层间距。

图3.a)t-TpMa-COF膜的横截面SEM图像；b)t-TpMa-COF膜上表面的SEM图像和c)水的接触角；d)t-TpMa-COF膜上表面的AFM图像；e)t-TpMa-COF膜上表面的SEM图像和f)水的接触角以及g)t-TpMa-COF膜下表面的AFM图像。

图4.a)t-TpMa-COF膜亲水侧和b)疏水侧在多离子溶液(1M HNO3)中的水渗透速率和H 渗透通量。

图5.14种共存阳离子在a)1MHNO3，b)3M HNO3，c)5M HNO3，d)1M HCl，e)3M HCl，f)5M HCl溶液中通过t-TpMa-COF膜的渗透通量。

图6.在a)pH=1.8和b)5M酸度的HNO3溶液中，14种共存阳离子在192h内通过t-TpMa-COF膜的渗透通量；c)5M HCl和d)5M HNO3溶液中阴离子通过t-TpMa-COF膜的渗透通量。

综上所述，由于乏燃料后处理进料液的酸度极高，处理难度很大，通常需要稀释或其他方法来降低酸度，以便于后续处理。然而，稀释等方法不仅操作复杂，而且大大增加了料液的体积。本研究首次采用液-液界面聚合法合成了具有双向各向异性图灵结构的新型COF膜。制备的t-TpMa-COF膜一侧为疏水的线形图灵结构，另一侧为超亲水的多孔图灵结构。膜的双侧各向异性使亲水侧的透水率比疏水侧提高了45倍，达到了提高透水率和抑制水反渗透的双重效果。此外，该膜优异的酸稳定性、热稳定性和辐照稳定性使其能够很好地承受乏燃料后处理过程中高温、高酸度和强辐射的极端环境。t-TpMa膜对复杂多离子体系中的金属离子具有极高的截留能力。在192h以上的静态扩散实验中，对金属离子的截留率高达100%，本研究是COF膜在脱酸领域的首次应用，对降低密闭式核燃料循环等工业领域的进料液酸度，简化工艺流程具有重要的科学意义。本文提出的双向各向异性COF膜的合成策略为新型图灵结构膜的设计和制备指明了方向。（文：SSC）

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