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Catalyst regulated interfacial synthesis of self-standing covalent organic framework membranes at room temperature for molecular separation

界面聚合 化学工程 结晶度 共价有机骨架 聚合 材料科学 吸附 共价键 纳滤 溶剂 单体 高分子化学 化学 有机化学 聚合物 复合材料 生物化学 工程类
作者
Jia He,Lingzhu Yu,Zhiyu Li,Shengdong Ba,Fang Lan,Yao Wu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:629: 428-437 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.09.036
摘要

Covalent organic framework (COF) membranes have shown enormous potential for molecular separation due to their large surface areas and pre-designable structures. However, the mild and convenient preparation of COF membranes with high crystallinity has remained a significant challenge. In this work, we reported on a facile liquid-liquid interfacial polymerization method to fabricate self-standing imine-based COF membranes with excellent crystallinity and a tunable thickness at room temperature. Polymerization was confined at the immiscible organic solvent-water interface when the monomers in the dichloromethane met the catalyst aqueous solution. This unique design concept exploited the rapid formation of COF monolayers at the liquid-liquid interface to control catalyst diffusion and structural rearrangement, achieving high crystallinity of the COF membrane. Moreover, the thickness of the self-standing COF membranes could be regulated from 50 nm to 1 μm through the flexible regulation of the growth process. Benefiting from the large surface area of the COF membranes (378 m2/g) and the intensive π-π conjugate effect between the COFs and organic dyes, the obtained COF membranes exhibited high adsorption capacities toward Chrome Black T and Rose Bengal. This work may open a viable avenue to easily and mildly prepare COF membranes for water treatment.
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