含低聚醚链共价有机骨架薄膜材料的制备及其离子分离性能

用2,5-二(2-甲氧基-乙氧基)对苯二甲酰肼(BMTH)和1,3,5-三甲氧基-2,4,6-三甲酰基苯(TpOMe)缩聚,基于界面聚合法,在多孔三氧化二铝(AAO)基底上制备出一种二维共价有机骨架(COF)膜TpOMe-BMTH,并研究了所得膜材料对锂、镁离子的分离性能。结果显示,TpOMe-BMTH/AAO膜具有高的结晶性和良好的稳定性,并表现出优异的金属离子选择性,在LiCl(0.1 mol·L^-1)和MgCl₂(0.1 mol·L^-1)组成的二元混合离子体系中,对Li⁺/Mg²⁺的分离因子高达258。基于密度泛函理论的平面波赝势方法计算表明,材料孔道中的富氧低聚醚链对 Li⁺和 Mg²⁺的结合能分别为-282.69和-13.46 kJ·mol^-1,使材料表现出强的亲锂特性,促进了Li⁺沿着COF膜的一维孔道进行吸附扩散,最终实现锂、镁离子的高效分离。