共价有机框架（COFs）作为一种新型的结晶性多孔框架材料，具有连续规整的孔道、良好的化学稳定性、高比表面积和分子尺度上的可设计性等优势，使其成为制备高性能分离膜的“理想”材料。

然而，由于COF的成核结晶过程难以控制、晶体生长机制尚不明晰，制备的COF膜通常是弱结晶性甚至无定形的，导致传质通道均一性降低、传质路径曲折等一系列问题，严重削弱了COF膜的分离效率和分离精度。

近日，东南大学的汪勇教授团队以1,3,5-三(4-氨基苯基)-苯和2,5-二羟基-1,4-苯二羧醛为研究对象，提出一种变温合成策略，制备了具有精确药物筛分能力的高结晶性COF膜。此外，该方法也适用于合成其他高结晶性COF膜。

实验结果表明变温所制备的COF膜调在(100)晶面处出现较强的特征衍射峰，具有高结晶性。相比恒温合成的膜，变温合成的膜具有更高BET比表面积，为746 m² g⁻¹。非密度泛函理论模拟的单分散孔径表明，COF薄膜具有高度有序的一维纳米通道。在低温下合成的COF膜具有较宽的孔径分布，这是由于自修复作用不足导致，而在70°C和120°C温度下制备的中存在多分散孔径，这是由于不均匀的成核结晶形成了较多晶间缺陷。

基于上述实验结果，我们提出了变温合成高结晶性COF膜的成核以及生长机理。单体对在相对较低的温度下通过亚胺缩合形成COF微晶，并经过奥斯特瓦尔德熟化效应形成均匀的尺寸分布，接着在较高的合成温度下进行外延生长和框架自修复，从而制备高结晶度无缺陷的COF膜。

最后，我们采嵌段共聚物辅助转移的方式将COF薄膜从硅片上转移到多孔基膜（PVDF）上。变温合成得到的高结晶性COF膜具有更高的有机溶剂通量，甲醇通量达到79 L m^-2 h^-1 bar^-1。同时，COF膜对恩拉霉素、青霉素钠混合抗生素体系的分离因子达到15.4，实现了精确的分子筛分。

该工作研究了在温度梯度下COF膜的成核和生长过程，并获得了高结晶性和高孔隙率的COF膜，进而实现了抗生素的高效分离。该工作极大程度地提高了COF膜的孔道均一性，为高度规整框架膜的合成提供了理论依据和技术支撑。