据二维材料2DMaterial微信公众平台2018年8月15日讯 共价有机骨架（COFs）代表了一类新的基于有机原子精确集成到高度有序周期性二维（2D）或三维（3D）网络的多孔结晶材料。COFs由于其潜在的应用，包括气体储存、分子分离、催化、光电子学和能量存储受到了极大的关注。基于希夫碱型连接的COFs，如亚胺，吡啶，腙，烯胺连接的COFs的孔道结构和表面积优于其它COFs或MOFs，其优点可以用于分子分离膜。层状原子厚的二维COFs具有最小运输阻力，能实现二维COFs超快和高选择性分子分离。
　　北京化工大学孟洪课题组提出了一种简便的变温溶剂热合成方法，制备了COF-LZU1-ACOF-1双层膜，并应用于气体分离。相关研究成果以“COF－COFBilayer Membranes for Highly Selective Gas Separation”为题发表在Journalof the American Chemical Society上（DOI:10.1021/jacs.8b05136）。

图1．(a) 变温溶剂热法合成COF-LZU1-ACOF-1双层膜示意图；(b) COF-COF膜的反应和生长的示意图。

　　首先，对Al₂O₃盘（直径为18毫米）用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）、TFB和PDA/水合肼混合物进行顺序处理。然后，将双氨基官能化的Al₂O₃盘置于聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜内，加入混合溶液（60毫克TFB，30毫克PDA，5毫升二恶烷，0.5毫升6M乙酸，19微升水合肼）在室温下放置72小时以允许COF-LZU1层生长，然后在120℃下加热72小时，通过冷凝残留物生长ACOF-1层。

　　对于COF-LZU1-ACOF-1双层膜，H2渗透率为2.45×10^-7 mol·m⁻²·s⁻¹·Pa⁻¹，远高于其他气体，在混合气体中显示出理想的氢气选择性分离。

图3．COF-LZU1-ACOF-1双层膜的单一气体渗透性

　　COF-LZU1-ACOF-1双层膜对H₂/CO₂、H₂/N₂、H₂/CH₄的分离大大优于两种纯COF膜，且具有高的热稳定性和良好的运行稳定性。

图4．纯COF膜与COF-COF双层膜混合气体选择性的比较。(a)H2/CO2；(b) H2/N2；(c)H2/CH4。

　　总之，孟洪课题组开发了一种新型的通过简单的变温溶剂热合成的方法在双氨基改性氧化铝上堆砌生长COF-COF膜，COF-COF双层膜显示出更高地从其它气体中分离H₂的特性，由于强共价亚胺键合，COF-COF膜也显示出高的热稳定性和长期的运行稳定性。为氢气的生产和纯化提供了有前景的工具。