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  膜材料被列入新材料“十三五”規劃專項工程，是國家重點發展的領域。目前，大多數商業化的膜制品是由有機高分子制成的，通常存在機械性能較差、滲透性和選擇性此升彼降的矛盾關系（Trade-off效應）、功能性單一等缺點，人們為了解決這些問題將關注點集中在新型膜材料的開發上，其中有機-無機復合膜可以綜合有機高分子材料和無機材料的優點，為解決傳統膜材料的問題提供了很好的思路。但目前報道的有機-無機混合基質膜存在填充劑與高分子間結合力弱的問題，導致膜在某些應用場景下存在泄露的問題。金屬有機籠(MOPs)具有良好的溶解度、豐富的活性有機位點和金屬位點，有望與高分子通過化學鍵聯接來增強與高分子之間的結合力。這樣既可以克服混合基質膜方法的缺點，保留了高分子鏈本身的特性（例如柔性、可加工性等），還獲得了許多獨特的功能（例如高強度、選擇性等）。目前將MOPs-高分子通過化學鍵進行復合的報道非常有限，所得到的材料大多于粉末或凝膠狀態存在，限制了它們的應用領域。因此，迫切需要研究者去開發新的策略來制備新型的、多功能的高分子-MOPs復合膜。

  近期，南開大學化學學院張振杰研究員與利默里克大學的Michael J. Zaworotko教授、藥物化學生物學國家重點實驗室陳瑤研究員合作，首次提出超交聯金屬有機籠（hypercrosslinked MOPs，簡稱HCMOPs）的概念，并成功制備一類新型的高分子-金屬有機籠復合膜，即將可溶性的MOPs作為共聚單體參與聚合反應，同時MOPs作為高連接結點賦予膜材料優異的性能。該復合膜繼承了MOPs（例如陽離子性質和永久孔隙率）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）的優點。將MOPs引入高分子后，可顯著提高膜材料的機械性能和選擇性分離性能。自愈性能和抗菌活性也進一步擴大了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膜不僅克服了傳統混合基質膜的trade-off效應，并且提出一種用于制備高分子-MOPs復合膜的新方法。這個方法同樣適用于其他可溶性多孔材料和其他高分子基質，為MOPs和膜材料的發展提供了一種新的方向。

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

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