共价三嗪骨架(CTF)是研究最广泛的有机网络之一，其特征在于由氮杂稠环连接的石墨π共轭结构，具有独特的特征，如轻元素(如C、H和N)的组成，多孔结构，丰富的杂原子参与，以及广泛的共轭结构。此外，CTFs的结构和化学结构可以通过合成控制来设计，以适应不同的应用。具有显著特征的CTF材料，包括丰富的(超)微孔、高表面积和包含氮(N)、氧(O)和氟(F)的亲CO2官能团的存在，具有作为人为CO2捕获和封存(CCS)应用的潜在候选物的巨大前景。然而，传统的高温涉及离子热过程，并且基于溶液的偶联途径仅提供粉末形式的CTF材料，这难以加工成膜。CTF衍生膜的成功制造将依赖于替代聚合方法以及结构工程的发展，以提供具有可控孔隙率分布和与CO2的活性相互作用位点的膜结构，这有利于CO2分离过程。

本文展示了CTF衍生膜的最新进展。CTF膜主要通过涉及芳族腈单体聚合的超强酸(例如，CF3SO3H)促进的溶胶-凝胶方法来合成。通过氰基的三聚化形成的三嗪单元充当交联剂，导致与起始原料中存在的芳烃一起产生π共轭网络。需要具有刚性和空间位阻结构的芳族腈单体来提供具有纳米多孔结构的CTF膜。超强酸的酸性和芳族单体的反应性在聚合效率中起关键作用。单体的多样性和合成的可调控性赋予了CTF骨架中亲CO2官能团(如吡唑和氟)的引入，并通过采用具有更强酸性的FSO3H作为催化剂和具有吡嗪结构的芳香腈单体实现了离子部分的整合。为了确保氟化CTF膜的成功构建，重要的是避免苯环上氰基邻位上的任何氟。通过控制单体和反应条件，可以制备柔性、透明和不溶性的CTF膜。溶胶-凝胶法可以通过合成控制将乙酰基转化为苯而进一步扩展到膜的制造。温和氧化-剥离-过滤方法也被证明可以用来制备基底支撑的CTF膜。所提供的膜被很好地表征以确定结构特征，并提供研究结构-性能关系的信息。综述了CTF膜在CO2分离中的应用，重点介绍了提高CO2吸收和分离性能的方法。除了利用原始的CTF膜进行气体分离之外，官能化的碳分子筛膜可以从热稳定的CTF膜前体的热解中获得，以实现有效的CO2分离，这得益于在热解/分解过程中产生的丰富的超微孔以及亲CO2官能团如含氟和含氮部分的参与。基于这些成就，提出了CTF膜相关制造和应用中尚未解决的问题，包括潜在的解决方法，以促进CTF膜的应用。

与膜合成相关的开创性工作由Dai的研究小组在年进行了论证，在该研究中，通过在相对较低的温度(°C)下由超强酸催化的选定芳香腈单体的三聚反应，开发了一种简易的溶胶-凝胶法。该方法涉及聚合过程，包括氰基的三聚化，导致三嗪单元的形成。同时，采用酸(溶剂)蒸发程序来促进膜的生产。具体而言，将一定量的芳族腈单体溶解在超酸如CH3SO3H中，形成透明溶液，并在℃下加热确定的时间范围，以开始并完成聚合过程。然后终止聚合，并通过加入水提取额外的超酸溶剂，从而产生透明且柔性的CTF衍生膜。值得注意的是，催化剂的酸性在产生优良的CTF膜中起着关键作用，这取决于它们在所使用的芳族腈单体的三聚反应中的催化活性。例如，哈米特酸度函数(H0)为14.1的超强酸CF3SO3H可以促进以4，4′-联苯二腈(BDN)(图2B)为起始原料的CTF膜的形成，而其他具有较弱碱性的酸，即CH3SO3H和H2SO4，其H0分别为7.86和12，对BDN-CTF膜转化没有聚合能力。CH3SO3H促进的聚合过程可以容易地扩展到1，4-二氰基苯(DCB)和2，7-萘二腈(NDN)(图2B)，以提供具有不同结构的CTF膜。由亲CO2的三唑基团官能化的CTF膜可以通过溶胶-凝胶法在CF3SO3H存在下聚合含有两个芳腈和一个三唑基团的来曲唑(图2B)来制备。聚合效率受芳香腈单体结构的影响。锌盐促进的离子热过程提供了粉末形式的含氟CTF材料，表现出增强的CO2捕获、活化和转化，并且氟化CTF(F-CTF)中C-F键的断裂可以产生丰富的超微孔，促进CO2的吸收和分离。这使我们能够探索通过合成控制制造氟化CTF膜的可能性。通过2，2′，3，3′，5，5′，6，6′-八氟-4，4′-联苯二腈(F8DCBP)(图2B)的CF3SO3H促进的溶胶-凝胶聚合来合成F-CTF膜的尝试失败了，因为涉及吸电子的C-F基团，减少了氰基的三聚活性。对单体结构的进一步探索表明，将C–F键和氰基分成分开的苯环，即4，4’-((全氟-[1，1’-联苯基]-4，4’-二基)双(氧基))二苯腈(F8CN-1)(图2B)可以增强单体的聚合活性，通过CF3SO3H促进的溶胶-凝胶过程提供高质量的F-CTF膜。额外的给电子醚基团是优选的，并且可以在CO2捕获中提供额外的结合位点。对各种含氟腈单体的详细研究表明，通过调节聚合参数(如单体浓度和反应时间)，CF3SO3H可以促进含氟芳腈的三聚，其结构特征是苯环上氰基的邻位没有吸电子的氟原子，对位引入了富电子的醚基，包括F12CN-1、CN-1、F3CN-2、F6CN-2和CN-2。

剥离方法被证明是从特别具有二维(2D)支架的前体，即COFs和氮化硼，制造膜的有效技术。最近，剥离程序被用于提供支撑的CTF膜(图3)。由于CTFs的稳定共轭结构，通过直接剥离生产超薄纳米片具有挑战性。基于氧化石墨烯的剥离，其通过用氧化剂如高锰酸钾或硫酸氧化石墨的过程获得，展示了连续的氧化/剥离程序以产生单层CTF纳米片。使用具有层状结构的CTF前体作为前体，其通过CF3SO3H促进的用于DCB在CF3SO3H/CH2Cl2界面三聚化的途径合成。二甲基亚砜(DMSO)用于软氧化，在CF3SO3H的辅助下引入含氧部分，增加表面亲水性，扩大层间距。然后，氧化的CTF支架在超声作用下在DMSO中进行剥离，并通过真空过滤获得阳极氧化铝(AAO)基底支撑的CTF膜以进一步应用。

除了通过芳腈单体聚合的独立式CTF膜之外，本研究中开发的溶胶-凝胶过程有可能扩展到乙酰基转化为苯的过程。在CF3SO3H的存在下，DABP(图2B)的聚合可以提供柔性膜(P1)(图4A)，吡咯基团可以通过AMP(P2)的共聚整合到膜骨架内(图2B)。P1和P2在氮气气氛下在℃下的热解可以产生具有良好保持形状的无定形和纳米多孔碳质膜，后者涉及含氮物质(表示为N-PCM)。对N-PCM的XPS分析揭示了2.8原子%的N含量，由吡啶型(32.5%)和吡咯型(59.0%)以及少量氧化的N-物质组成。N-PCM的表面积为m2·g-1，主要归因于微孔。N-PCM在K、1bar的CO2压力下表现出1.80mmolg-1的CO2吸收能力，显著超过了相同条件下0.23mmolg-1的N2吸收能力(图4B)。此外，CO2吸附等排热计算值为30.9kJ·mol-1，高于PCM观察值29.8kJ·mol-1，表明膜表面与CO2的相互作用因N掺杂效应而增强。N-PCM膜在CO2分离方面表现出优异的性能，在K时，CO2渗透率为barrer，CO2/N2选择性为43。这些结果超过了年罗伯逊图所示的上限(图4C)。此外，如图4D所示，N-PCM膜在七次循环后在CO2分离中表现出显著的稳定性。应该注意的是，尽管CTF衍生的膜在亲CO2位点的参与、结构工程和稳定性方面具有优势，这可以用来实现高CO2渗透性和选择性，但对于实际评价而言，其他方面也起着关键作用，包括但不限于与其他膜类别和其他气体分离程序相比的成本、可扩展性、能耗和相容性。除了在基于膜的CO2分离中使用之外，CTF膜中丰富的极性官能团使它们具有亲水性和在基于水溶液的分离中的潜在应用。例如，通过温和氧化/剥离/过滤途径获得的AAO支撑的CTF膜具有30-nm的厚度，沉积密度在0.13-1.28mgcm-2的范围内变化。所提供的CTF膜表现出高达64.9L·m-1·h-1·bar-1的良好透水性，以及对各种染料(如刚果红和酸性品红)的高截留率和良好的长期耐久性。CTF膜的亲水性可以通过在支架中引入离子部分来进一步提高。通过FSO3H促进的溶胶-凝胶过程，PDBN衍生的CTF膜包括质子化的哌嗪部分，与结构中的FSO3-阴离子偶联，称为PP-CTF。PP-CTF的固态紫外-可见(UV-vis)漫反射光谱在nm处显示吸收峰，在去质子化形式(DP-CTF)中该吸收峰蓝移至nm。理论计算证实了PP-CTF和DP-CTF在AB堆积模式下的稳定性，前者的带隙较小，为0.9eV，而后者的带隙为2.17eV。独特的离子结构特征、亲水性、坚固的性质以及PP-CTF和DP-CTF之间光学行为的变化，使它们成为从0到14的pH指示剂的良好候选物。

从CTFs衍生的工程材料的探索已经引起了各个领域的极大

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