高效光控共价有机框架膜，实现精准多级分子分离

本文报道了一种受植物气孔启发的智能分离膜——光控共价有机框架（COF）膜。传统多级分离需串联多种不同孔径的膜，效率低、能耗高；而该研究借鉴植物叶片气孔在光照下开闭调控气体交换的原理，成功将大量偶氮苯分子（占比53.5 wt%）通过高效、稳定的“点击反应”接枝到COF膜的纳米孔道内壁，形成牢固的三唑键。偶氮苯在紫外光照射下发生反式→顺式异构化，分子体积缩小、极性增强，使膜孔从0.73纳米“打开”至0.93纳米；可见光照射则使其恢复原状。这种可逆、精准（埃级）、快速（约3分钟）的孔径切换，使一张膜即可实现多级分子筛分。研究验证了两大实际场景：一是从大麻油提取物中梯度分离柠檬烯（小分子）、CBD（中等分子，抗癌抗焦虑高价值药物）和叶绿素（大分子），三者富集率分别达85.1%、95.9%和93.5%；二是从模拟金矿液中分离金（[AuCl₄]⁻）、银（Ag⁺）和铁（Fe³⁺）离子，利用其水合离子直径差异（6.8 Å、8.0 Å、9.5 Å），实现金离子的高效富集（富集率94.4%）。该膜在12天连续运行及100次光开关循环后结构与性能均保持稳定，证明其具备工业应用潜力。这项工作为绿色、低能耗的精准分离技术（如制药纯化、贵金属回收、水处理）提供了新思路。