工业生产过程中产生的油水混合物会导致严重的环境污染等问题，开发一种高效的油/水分离方法十分必要。在浮选、吸附等多种分离方法中，膜基有机溶剂分离引起研究人员的极大兴趣。利用表面化学设计合成的超疏水膜，可以在工艺流程中有效地回收有机溶剂。然而，传统的超疏水膜通常为交联聚合物，存在溶剂通量低、稳定性差等缺点。

共价有机框架(COFs)是一类独特的晶态多孔聚合物，它们通过共价键将有机构筑单元进行连接，具有结构与组成丰富多样、可设计等特点。虽然目前已报道，利用超疏水全氟烷基单体直接合成或COFs后修饰全氟烷基链，均可以制备出超疏水COFs，但是如何克服疏水COFs在润湿性和可加工性方面的局限仍然是一个挑战。

近日，上海交通大学崔勇讲席教授和华东师范大学黄爱生教授合作，设计合成了富含氟的有机构筑单元，通过框架化学原理制备出超疏水性可调控的三例二维COF，同时利用原位生长法在不锈钢网表面构筑了超疏水COF涂层，实现对不同油/水混合体系的高效分离。

作者利用含有氟基和/或异丙基的三胺单体与四氟对苯二甲醛，通过胺醛缩合制备了三例AA或ABC堆积的二维多孔COFs。所合成的COFs在酸、碱和沸水中，表现出良好的化学稳定性和可调节的疏水性，水接触角为111.5-145.8°。通过引入混合疏水取代基策略，可赋予COFs更高的稳定性和疏水性。

混合异丙基和氟基功能化的COFs均可原位生长在氨基修饰的不锈钢网基底上，并具有较好的结晶性，水接触角高达150.1°。COF@SSN涂层也表现出较高的耐水压性能和自清洁性能，实现了仅靠重力驱动下不同油/水混合体系下高效的油/水分离性能。对二氯甲烷/水混合体系，其分离效率大于99.5%，分离通量为2.84 × 10⁵ L m⁻² h⁻¹，高于已报道的不锈钢基底上生长疏水性金属-有机框架，共价有机框架和无定形有机聚合物涂层。同时，所制备的COF@SSN涂层具有良好的循环稳定性，经50次循环使用后仍具有较高的分离效率和通量。

这一工作不仅为制备具有高油/水分离性能的结晶COF膜提供了一种自下而上的方法，而且为开发具有可调控疏水性和可加工性的新型多孔功能材料，并用于分离过程奠定了坚实的基础。

论文信息：

Two-Dimensional Fluorinated Covalent Organic Frameworks with Tunable Hydrophobicity for Ultrafast Oil-Water Separation

Yuhao Liu, Wei Li, Chen Yuan, Lei Jia, Yan Liu, Aisheng Huang* and Yong Cui*

文章的第一作者是上海交通大学刘玉豪博士，共同第一作者为华东师范大学博士研究生李维。

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202113348