2025年8月13日，我校黄彪教授团队游昕达副教授在《 Chemical Engineering Journal 》期刊上发表题为“ Electrostatic-modulated assembly of charged COF nanosheets into high-performance nanofiltration-based desalination membranes ”的研究论文，为基于纳滤的海水淡化研究提供了重要科学依据。
该研究中，分析测试中心微观组成形貌分室利用全自动原子力显微镜和透射电子显微镜，鉴定了新型纳滤膜的形貌与特性，为其提供了有力支撑。
离子共价有机框架（iCOF）纳米片膜在离子排斥方面具有出色的荷电率，故而在基于纳滤的海水淡化方面具有巨大潜力。然而，由于纳米片之间的静电排斥作用，可控地将 iCOF 纳米片组装成高性能膜的可控性仍充满挑战。
本研究提出了一种新型静电调节策略，通过调节溶剂环境的介电特性来降低 iCOF 纳米片的带电性，从而能够制备出致密层压的带电 COF 膜（CCOFMs）。将溶剂介电常数从 78.5（水）降低至 24.3（乙醇），磺化 COF 纳米片的 ζ 电位从 -35.8 mV 压缩至 -3.76 mV。电荷性降低使 iCOF 纳米片之间的静电相互作用能大约减少了 500 kJ/mol，从而在后续真空辅助组装过程中促进了更致密层状结构的形成。CCOFM 更致密的结构使有效孔径从 0.678 nm缩小至 0.476 nm，通过空间位阻和静电效应的耦合增强了离子排斥。优化后的 CCOFM 对 Na2SO4、MgSO4 和 NaCl 的截留率分别高达约 96.3%、95.0% 和 80.0%，远远超过了基准 COF 膜。这种致密结构还使 CCOFM 具有出色的稳定性，在超过 1000 小时内对 Na2SO4 的截留率保持在 94.7% 以上，从而能够对含 Na2SO4 的有机盐水废水进行净化，其 Na2SO4 截留率约为 97.3%，四环素截留率约为 99.9%。iCOF 纳米片的静电调节组装为离子相关分离中带电层状膜的精确构建提供了启示。
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分析测试中心微观组成形貌分室配备完善的光学显微成像系统与电子显微成像系统，包括全自动原子力显微镜、激光共聚焦显微镜、透射电镜、扫描电镜、石蜡切片与扫片系统等，广泛服务于各个研究与应用领域。
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福建农林大学分析测试中心
2025年12月18日
引用：
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.166835
