梯度共价有机框架膜

溶剂通量提升10~18倍

受肾小球滤过膜启发的梯度多孔结构，实现了非对称溶剂传输，过滤效率远超传统均匀膜。

Zuo, Hongyu · Wenhua, Long · Shi, Yu · Xinghao, Li · 胡华伟 · Arne, Thomas · Yuan, Jiayin · Hou, Bo · 张卫懿 · 廖耀祖

Advanced Materials 2024

具体参数

正己烷渗透率

{'zh': '260.45', 'en': '260.45'} LMH bar⁻¹

甲醇渗透率

{'zh': '175.93', 'en': '175.93'} LMH bar⁻¹

截留分子量

{'zh': '472', 'en': '472'} g mol⁻¹

分子量保留起始值

{'zh': '<182', 'en': '<182'} g mol⁻¹

技术优势

通量提升一个数量级

沿膜厚度方向 COF 晶体的梯度分布使溶剂从大孔侧流向小孔侧时通量比反方向高 10~18 倍。

非极性溶剂也能高通量

正己烷渗透率达 260.45 LMH bar⁻¹，表明膜对非极性溶剂同样具有优异的透过能力。

截留分子量精确可控

MWCO 为 472 g mol⁻¹，MWRO 低于 182 g mol⁻¹，分离精度与肾小球滤过膜相当。

模拟透析性能显著

膜在模拟肾透析实验中表现出显著的过滤性能，展现生物医学应用潜力。

应用场景

• 膜分离：利用非对称传输大幅提升溶剂分离通量，降低能耗
• 溶剂纯化：对极性和非极性溶剂均具高渗透率，适合高效纯化
• 聚合物膜：以聚离子液体为模板构筑梯度结构，突破传统均匀膜局限
• 人工肾：模拟肾小球滤过膜的梯度多孔结构，有望用于透析
• 生物模拟器件：仿生设计实现功能化溶剂传输，可集成于智能器件