2026年1月22日，我院王政教授团队在《Nature Communications》期刊发表题为“Asymmetrical covalent organic framework mixed matrix membranes for highly efficient gas separation”的研究论文，2020级博士研究生祁丽华为论文第一作者，王政教授、莫纳什大学王焕庭院士为论文共同通讯作者。这是我院自2025年以来在该刊上发表的第三篇研究论文。

在能源转型与碳减排的背景下，氢/二氧化碳（H₂/CO₂）分离技术在氢能提纯与碳捕集过程中扮演关键角色。膜分离因其低能耗、可连续操作与可模块化放大等优势，成为取代高能耗吸附与冷凝工艺的理想方案。共价有机框架（COF）以其高度有序的微孔结构和优异的化学稳定性被认为是理想的分离介质。然而，COF膜的实际应用却面临膜层脆性与制备复杂性的难题。传统溶液法或二次生长过程往往导致膜层易裂、难以放大；混合膜（MMMs）也存在界面缺陷问题，严重削弱膜的分离性能。因此，如何在分子尺度上消除COF纳晶与聚合物基体的界面缺陷，构建高性能、可规模化的COF混合膜，是气体分离领域的关键科学与工程挑战。

团队提出了一种非溶剂诱导相分离（NIPS）–触发原位界面聚合（IP）的协同策略，首次实现了厘米级无缺陷COF混合基质膜（COF-MMMs）的可控构筑。在相分离过程中，聚醚砜（PES）基体形成多孔支撑层，而界面聚合在表层同步发生，生成仅15–30nm厚的致密COF膜层。这种自适应双层生长机制使COF纳米晶（4–8nm）均匀嵌入PES基体中，形成无缝结合的“非对称一体化结构”。研究揭示了界面原位聚合与相分离动力学协同调控在实现无缺陷COF混合基质膜制备中的关键作用，为解决多相界面不兼容这一长期难题提供了新策略。

本工作得到了国家自然科学基金（22169015）、宁夏回族自治区自然科学基金（2021AAC02003）和宁夏自然科学基金创新群体项目（2024AAC01002）的资助。宁夏大学测试分析中心在分析测试方面提供了帮助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-026-68790-w