高分子科学前沿9月13日讯：生物燃料的回收生产对于缓解环境污染和能源危机至关重要。相较于受蒸汽平衡限制的蒸馏技术，低能耗的膜分离技术对革新分离过程具有重大意义。疏水聚合物膜是用于低浓度生物醇回收的理想材料，但分离性能一直受制于高渗透性与高选择性之间的权衡。这主要是非连续且高扭曲的传输通道和微米级的膜厚度导致。因此，设计低阻力传输通道和超薄厚度的膜微结构以实现分子尺度的醇水分离仍然是一项挑战。

针对上述问题，浙江大学高分子科学与工程学系、浙江大学绍兴研究院朱利平教授团队报道了一种连续且超薄的共价有机框架（COF）膜作为可调控的纳米通道传输层用于醇水分离（图1）。COF膜的厚度可以通过改变总浓度和两种醛单体的比例有效调控。该COF膜在表面PDMS疏水层的协同下表现出优异的丁醇渗透通量和分离指数，在不同操作条件下均表现出良好的稳定性。相关研究成果以“Continuous Covalent Organic Framework Membranes with Ordered Nanochannels as Tunable Transport Layers for Fast Butanol/WaterSeparation”为题发表在国际学术期刊《Nano Letters》上。论文第 一作者为浙江大学高分子科学与工程学系博士生郭胡康，通讯作者为朱利平教授和方传杰特聘研究员。

图1 设计思路和分离示意图

该工作基于原位界面聚合的方法，可在室温下制备得到不同DVA单体比例的COF膜。以COF-DVA-50%为例，该膜表现出优异的结晶性，并通过气体吸附和TEM明确地证实了亚3纳米有序孔道的形成。

这项工作报道了一种超薄连续COF膜用于高通量的正丁醇/水分离，为设计具有低阻力纳米通道的微孔膜用于具有挑战性的液体混合物分离提供了新的材料体系。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、浙江省“尖兵”“领雁”研发计划等项目的支持。（本刊有删节）详情见高分子科学前沿公众号