共价有机框架膜具有刚性骨架结构和有序孔道排列，突破了传统聚合物膜在离子渗透性与选择性之间相互制约的困境。然而，对于COF膜的规模化合成及其动态形成机制的理解仍是当前面临的重要挑战。

图1 溶剂化介导组装合成大面积自支撑COF膜示意图

  为此，中国科学技术大学徐铜文教授、李兴亚特任教授团队报道了一种溶剂化介导组装策略（SMA）（图1），成功合成了面积达~2400 cm2、拉伸强度为~65 MPa的大面积自支撑COF膜（图2）。通过原位加热液体透射电子显微镜可视化了溶剂介导的成核、生长、结晶及组装过程，结合多尺度模拟详细阐明了膜形成过程中的溶剂化相互作用（图3）。该方法具有很好的普适性，可以实现一系列不同荷电性质和拓扑连接方式COF膜的制备。

  2026年2月23日，该成果以题为“Solvation-mediated assembly for large-scale synthesis of covalent organic framework membranes”发表在Angewandte Chemie International Edition杂志上（Angew. Chem. Int. Ed. 2026, 10.1002/anie.202525844）。盛方猛副研究员、伍斌教授为论文共同第一作者，徐铜文教授、李兴亚特任教授为论文共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金等项目支持。

图2 大面积自支撑COF膜的形貌与结构表征

图3 COF膜的溶剂化介导组装机理

  基于SMA策略制备的自支撑TATG_Cl膜富含氢键位点，通过与不同水合阴离子之间氢键相互作用差异实现了高效的单多价阴离子分离。在单盐体系中，一价阴离子与SO?^2-的理想选择性在~150至~1100之间。在双盐体系中，由于离子竞争效应，一价阴离子与SO?^2-的选择性下降至~30至~700。制备的TpEB_Br膜通过孔道内的正电荷与不同阳离子之间静电相互作用差异实现了单多价阳离子的高效分离。在单盐体系中，阳离子渗透速率顺序为：H? > 碱金属离子（K?、Na?、Li?）> 碱土金属离子（Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺）>> 稀土金属离子（Ce³⁺、La³⁺、Sc³⁺）。其对H?/碱金属离子选择性约为10，H?/碱土金属离子选择性达到10²，而H?/稀土金属离子选择性在10⁴至10⁵之间。在双盐及多盐体系中，TpEB_Br膜对H?/稀土金属离子的选择性仍能维持在2×10⁴。相比于传统离子交换膜、自聚微孔聚合物膜及商业膜，制备的TATG_Cl和TpEB_Br COF膜同时实现了高离子渗透性和高选择性，打破了传统离子膜选择性和通量之间的相互制约，展示了其在高盐废水处理和稀土金属离子回收应用中的巨大潜力。

图4 基于SMA策略制备的自支撑COF膜的单多价离子分离性能

  文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202525844