《J. Membr. Sci.》：具有短水通道的双层共价有机框架/MXene膜用于高效水处理
Dual-layered covalent organic framework/MXene membranes with short paths for fast water treatment
Chao Feng, Kaiqin Ou, Zhipeng Zhang, Yongpeng Liu, Yunpeng Huang, Zicheng Wang, Yan Lv, Yue-E Miao, Yong Wang, Qianqian Lan*, Tianxi Liu*
J. Membr. Sci. 2022, DOI: 10.1016/j.memsci.2022.120761
随着人口的增加和环境污染的加剧，全球水资源短缺迫切需要高效的水净化技术来生产清洁水。膜分离因其分离效率高、能耗低、维护方便等独特优势而被广泛用于水处理。MXene基层压膜具有均一的纳米通道和良好的亲水性，在废水处理中越来越受到关注。但由于柔性的MXene纳米片沉积在大孔基底上容易发生形变，所以在大孔基底上制备具有短水通道的超薄MXene膜以提高水通量十分具有挑战性。
鉴于此，江南大学纳米复合与能源材料研究中心刘天西教授课题组采用多孔共价有机框架（COF）中间层策略，在大孔基底上构建超薄MXene膜。首先将COF纳米片真空抽滤于大孔基底上形成多孔COF层，然后真空沉积MXene纳米片，制备了具有双层结构的COF/MXene复合膜。COF层为沉积MXene纳米片提供了具有丰富孔隙和更强亲水性的光滑表面，从而使MXene纳米片保形组装，所得MXene层的厚度薄至8 nm。超薄MXene层和多孔COF层实现了较短的水传输路径，MXene纳米片层间距提供亚纳米级尺寸筛分通道。因此，双层COF/MXene复合膜具有563 L/(m2·h·bar)的高水渗透性和99.6%的刚果红截留率，优于其它文献报道的COF基或MXene基膜材料。本工作提出了一种简便的中间层策略制备具有高分离性能的超薄MXene复合膜。
本论文第一作者为2020级硕士生冯超，通讯作者为兰倩倩博士和刘天西教授。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.120761
双层COF/MXene复合膜结构示意图
