关键词：COF 纳米片，共价有机框架，H₂/CO₂分离，三(2-氨基乙基)胺，杨氏模量

Solvent-switch-driven covalent organic framework nanosheets for ultra-robust and recyclable gas separation membrane

Nature Communications (2026)，Published: 24 April 2026

https://www.nature.com/articles/s41467-026-72207-z

一、研究背景  

共价有机框架（COFs）凭借优异的稳定性与可精准调控的孔结构，在气体分离领域展现出巨大应用潜力。然而，传统COF气体分离膜普遍存在缺陷敏感性高、可回收性差、成本高昂、耐压性能弱等瓶颈问题，严重制约了其工业化可持续应用。  

二、核心技术与创新点  

本研究提出一种分子编织策略，以三(2-氨基乙基)胺（TREN）为“缝合剂”，通过溶剂切换实现热力学调控，将无序的COF纳米片（CONs）重构为长程有序、近乎无缺陷的超稳定COF膜，具体创新如下：  

1. 溶剂驱动动态重构：在水/甲醇溶剂切换过程中，亚胺键发生可逆断裂与重组，实现纳米片的拆解与自组装，进而构建致密有序的层状结构。  

2. 力学性能质的飞跃：重构后的COF膜杨氏模量高达19.68 GPa，约为原始膜（0.021 GPa）的992倍，耐压性能突破6 bar。  

3. 优异的循环与自修复能力：动态键合赋予材料可回收性与缺陷自修复特性，大幅降低应用成本。  

三、关键结果与应用价值  

1. 气体分离性能：H₂/CO₂选择性达52~113，显著超越Robeson上限，且展现出优异的抗塑化性能。  

2. 应用前景：该策略有效突破了传统COF膜的力学性能与可回收性瓶颈，为高性能、可持续气体分离膜的开发提供了全新范式，在碳捕集、氢能纯化等领域具有重要应用潜力。

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