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  膜材料被列入新材料“十三五”規(guī)劃專項(xiàng)工程，是國家重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域。目前，大多數(shù)商業(yè)化的膜制品是由有機(jī)高分子制成的，通常存在機(jī)械性能較差、滲透性和選擇性此升彼降的矛盾關(guān)系（Trade-off效應(yīng)）、功能性單一等缺點(diǎn)，人們?yōu)榱私鉀Q這些問題將關(guān)注點(diǎn)集中在新型膜材料的開發(fā)上，其中有機(jī)-無機(jī)復(fù)合膜可以綜合有機(jī)高分子材料和無機(jī)材料的優(yōu)點(diǎn)，為解決傳統(tǒng)膜材料的問題提供了很好的思路。但目前報(bào)道的有機(jī)-無機(jī)混合基質(zhì)膜存在填充劑與高分子間結(jié)合力弱的問題，導(dǎo)致膜在某些應(yīng)用場景下存在泄露的問題。金屬有機(jī)籠(MOPs)具有良好的溶解度、豐富的活性有機(jī)位點(diǎn)和金屬位點(diǎn)，有望與高分子通過化學(xué)鍵聯(lián)接來增強(qiáng)與高分子之間的結(jié)合力。這樣既可以克服混合基質(zhì)膜方法的缺點(diǎn)，保留了高分子鏈本身的特性（例如柔性、可加工性等），還獲得了許多獨(dú)特的功能（例如高強(qiáng)度、選擇性等）。目前將MOPs-高分子通過化學(xué)鍵進(jìn)行復(fù)合的報(bào)道非常有限，所得到的材料大多于粉末或凝膠狀態(tài)存在，限制了它們的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，迫切需要研究者去開發(fā)新的策略來制備新型的、多功能的高分子-MOPs復(fù)合膜。

  近期，南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院張振杰研究員與利默里克大學(xué)的Michael J. Zaworotko教授、藥物化學(xué)生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳瑤研究員合作，首次提出超交聯(lián)金屬有機(jī)籠（hypercrosslinked MOPs，簡稱HCMOPs）的概念，并成功制備一類新型的高分子-金屬有機(jī)籠復(fù)合膜，即將可溶性的MOPs作為共聚單體參與聚合反應(yīng)，同時(shí)MOPs作為高連接結(jié)點(diǎn)賦予膜材料優(yōu)異的性能。該復(fù)合膜繼承了MOPs（例如陽離子性質(zhì)和永久孔隙率）和聚合物（例如自愈合能力、抗菌活性、高水通量和良好加工性）的優(yōu)點(diǎn)。將MOPs引入高分子后，可顯著提高膜材料的機(jī)械性能和選擇性分離性能。自愈性能和抗菌活性也進(jìn)一步擴(kuò)大了HCMOPs膜的潛在用途（例如殺死病原體和改善膜的耐久性等），有望用于治理水資源中的病原體污染。HCMOPs膜不僅克服了傳統(tǒng)混合基質(zhì)膜的trade-off效應(yīng)，并且提出一種用于制備高分子-MOPs復(fù)合膜的新方法。這個(gè)方法同樣適用于其他可溶性多孔材料和其他高分子基質(zhì)，為MOPs和膜材料的發(fā)展提供了一種新的方向。

  該工作最近發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b05155。文章第一作者為南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院二年級(jí)碩士生劉金津。通訊作者是南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院的張振杰研究員、利默里克大學(xué)的Michael J. Zaworotko教授和藥學(xué)院的陳瑤研究員。項(xiàng)目感謝自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目和天津市自然科學(xué)重點(diǎn)基金的資助。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b05155