CO₂分离与捕获是实现“双碳”目标的重要途径，制备CO₂选择性分离膜具有重要研究价值。与传统气体分离技术相比，膜分离具有节能、高效的突出优势。二维共价有机框架（COFs）具有规则多孔结构，尤其是孔径小于0.7 nm的COFs材料适合H₂、CO₂、N₂和CH₄等气体的分离；因此，COFs膜在气体分离应用领域中具有巨大潜力。由于COFs材料不熔不溶的缺点，加工性较差；目前，制备可用于气体分离的COFs膜仍是一个巨大挑战。

针对上述问题，近日，东北师范大学的邹小勤教授/朱广山教授团队提出了一种独特的合成方法，即“组装-解离-重构”法（ADR法），用于制备CO₂/N₂分离导向的连续COF膜。该方法包含以下几个要素：（1）设计1,3,5-三胺基苯（TA）和1,4-哌嗪二醛（PA）两种单体在水-气界面合成具有一定结晶性的母体COF膜（命名为p-PATA膜）。（2）母体p-PATA COF膜通过超声处理，解离成可均匀分散、高长径比的COF纳米片。（3）发展溶剂水蒸发策略，利用表面反应将COF纳米片有序重构为高结晶性COF膜（命名为r-PATA膜）。单体的高反应活性和非平面结构赋予PATA可逆生长与组装，从而形成大面积连续的COF膜。PATA膜具有高结晶度、开放孔道和高CO₂亲和性，可以实现对CO₂/N₂的高效分离。

PATA COF在整个组装-解离-重构过程中保持了框架的完整性。PATA COF层采取倾斜的AB堆积方式，由此构建了超微孔孔道结构（孔径为0.67 nm）。吸附测试以及理论计算证实了r-PATA膜对CO₂具有高亲和性和高CO₂/N₂选择性：碱性基团以路易斯酸碱对的方式专一性吸附CO₂分子，超微孔孔道赋予了COF膜对CO₂和N₂分子的筛分能力。重构的r-PATA膜在298 K、101 kPa条件下具有超过30.6的CO₂/N₂选择性和超过1060 GPU的CO₂渗透率，其分离性能位于同类COF气体分离膜的前列；表明该COF膜在CO₂/N₂分离中具有巨大发展潜力。

在本项工作中，邹小勤教授/朱广山教授团队提出了“组装-解离-重构”方法用以精确制备COF气体分离膜，利用r-PATA COF独特结构与超微孔孔道，实现了r-PATA膜对CO₂/N₂的高效分离。该方法为COF气体分离膜的精密构筑提供了一种新思路。