《膜材料的制备及应用》从分离膜的构成出发，聚焦于膜制备过程中使用的基本材料，系统介绍了膜材料的分类、制备方法、性能评价及其应用领域，重点阐述了有机膜材料、无机膜材料以及新型金属有机骨架（MOF）膜、共价有机骨架（COF）膜和氧化石墨烯（GO）膜的研究进展。全书共六章，内容涵盖膜技术的基本原理、材料特性、制备工艺及前沿应用，旨在为材料科学、化学工程、环境工程等领域的研究人员和工程技术人员提供参考。
本书兼具学术性与实用性，适合材料科学、化学工程、环境工程等领域的科研人员、工程技术人员及高校师生参考，也可作为相关专业的研究生教材。

第1章 绪论 001
1.1 膜技术的优势 001
1.2 膜材料的分类 002
1.3 性能评价 003
1.4 应用领域 004
1.5 发展趋势 005
参考文献 005

第2章 有机膜材料 006
2.1 纤维素酯类 006
2.1.1 醋酸纤维素 007
2.1.2 硝酸纤维素 011
2.1.3 混合纤维素 013
2.1.4 乙基纤维素 016
2.2 再生纤维素类 018
2.2.1 合成 019
2.2.2 特点 019
2.2.3 应用 019
2.3 聚烯烃类 020
2.3.1 聚乙烯 020
2.3.2 聚氯乙烯 022
2.3.3 聚丙烯 024
2.4 含氟材料类 026
2.4.1 聚四氟乙烯 026
2.4.2 聚偏氟乙烯 027
2.4.3 聚氟乙烯 029
2.5 聚砜类 032
2.5.1 双酚A型聚砜 032
2.5.2 聚醚砜 034
2.5.3 聚砜酰胺 035
2.6 芳香族聚酰胺 036
2.6.1 制备方法 036
2.6.2 性能 037
2.6.3 应用 037
2.6.4 改性 037
2.7 聚酰胺类 038
2.7.1 制备方法 038
2.7.2 性能 039
2.7.3 应用 039
2.8 聚酰亚胺 040
2.8.1 制备方法 040
2.8.2 性能 041
2.8.3 应用 041
2.8.4 改性 042
2.9 聚碳酸酯 042
2.9.1 制备方法 042
2.9.2 性质 043
2.9.3 应用 044
2.10 聚芳酯类 044
2.10.1 制备方法 044
2.10.2 性质 044
2.10.3 应用 045
2.11 聚哌嗪酰胺 045
2.11.1 制备方法 045
2.11.2 性质 046
2.11.3 应用 046
2.12 聚苯并咪唑 046
2.12.1 制备方法 046
2.12.2 性质 047
2.12.3 应用 047
2.12.4 改性 047
2.13 聚苯醚 048
2.13.1 制备方法 048
2.13.2 性质 048
2.13.3 应用 049
2.14 聚乙烯醇缩丁醛 049
2.14.1 制备方法 050
2.14.2 性质 050
2.15 氢键有机骨架 051
2.15.1 合成 052
2.15.2 性能 053
2.15.3 应用 054
参考文献 054

第3章 无机膜材料 056
3.1 概述 057
3.1.1 金属或金属合金膜 057
3.1.2 多孔金属膜 058
3.1.3 氧化物膜 058
3.1.4 多孔陶瓷膜 058
3.1.5 沸石分子筛膜 059
3.1.6 碳膜 060
3.2 无机膜的制备方法 061
3.2.1 挤出成型法 061
3.2.2 流延成型法 062
3.2.3 溶胶-凝胶法 064
3.2.4 阳极氧化法 064
3.2.5 固态粒子烧结法 065
3.2.6 薄膜沉积法 065
3.2.7 湿化学法 066
3.2.8 浸出法（分相法） 066
3.2.9 有机聚合物热解法 068
3.2.10 沸石分子筛膜的制备方法 068
3.3 无机膜在分离和净化方面的应用 069
3.3.1 气体分离领域 069
3.3.2 液体分离领域 070
3.3.3 无机膜催化领域 073
参考文献 073

第4章 金属有机骨架膜 075
4.1 概述 075
4.2 金属有机骨架材料 077
4.2.1 经典MOF的合成 077
4.2.2 结构表征与稳定性 082
4.2.3 MOF的应用 087
4.3 MOF膜的制备方法 097
4.3.1 MOF混合基质膜的制备方法 097
4.3.2 MOF纳米片复合薄膜的制备 098
4.3.3 原位生长 102
4.3.4 晶种辅助二次生长 105
4.3.5 合成后修饰 107
4.3.6 反向扩散生长 109
4.3.7 层-层自组装 112
4.3.8 无溶剂转换 113
4.3.9 电化学合成 114
4.3.10 其他策略 116
4.4 MOF膜的调控 116
4.4.1 合成温度 116
4.4.2 生长时间 117
4.4.3 前驱液酸碱性 118
4.4.4 支撑体影响 118
4.4.5 溶剂交换影响 118
4.5 MOF膜的应用 119
4.5.1 气体分离 119
4.5.2 液体分离 122
参考文献 130

第5章 共价有机骨架膜 136
5.1 概述 136
5.2 用于膜分离的COF关键特征 137
5.2.1 孔径与孔隙率 138
5.2.2 表面电荷 140
5.2.3 亲水性与疏水性 142
5.2.4 稳定性 143
5.3 COF膜的制备方法 147
5.3.1 原位生长 147
5.3.2 界面聚合 153
5.3.3 逐层叠加生长 158
5.3.4 基于COF的混合基质膜 160
5.4 COF膜的应用 161
5.4.1 液相分离 161
5.4.2 气相分离 170
参考文献 174

第6章 氧化石墨烯膜 178
6.1 概述 178
6.2 制备方法 179
6.2.1 真空抽滤/压力辅助沉积法 180
6.2.2 旋涂法 181
6.2.3 刮涂法 182
6.2.4 逐层组装 183
6.2.5 电泳沉积 184
6.2.6 掺杂 184
6.2.7 混合 185
6.2.8 相转化 186
6.2.9 界面聚合 186
6.3 改性 187
6.4 性质 188
6.4.1 结构特点 188
6.4.2 还原性 190
6.4.3 稳定性 190
6.4.4 水溶液中的渗透性 191
6.4.5 气体选择性 195
6.5 应用 196
6.5.1 气体分离 196
6.5.2 海水淡化 200
参考文献 207

膜技术作为21世纪最具发展潜力的分离技术之一，在水处理、气体分离、生物医药、能源存储与转换等领域展现出广阔的应用前景。随着材料科学和工程技术的飞速发展，新型膜材料的涌现和膜制备工艺的革新不断推动着膜技术的进步。本书旨在系统介绍各类膜材料的结构特点、制备方法、性能评价及其应用，为从事膜科学与技术研究的科研人员、工程技术人员以及相关专业的高校师生提供一本兼具理论深度和实践指导价值的参考书。
《膜材料的制备及应用》共分为六章，内容涵盖有机膜材料、无机膜材料以及近年来备受关注的金属有机骨架（MOF）膜、共价有机骨架（COF）膜和氧化石墨烯（GO）膜材料等前沿领域。第1章 绪论，从宏观角度概述膜技术的优势、膜材料的分类、性能评价方法、应用领域及未来发展趋势，为读者提供膜科学的基础知识框架。第2章 有机膜材料，详细介绍了纤维素酯类、聚烯烃类、含氟材料类、聚砜类、芳香族聚酰胺等传统及高性能有机膜材料的制备方法、物理化学性质及其在分离领域的应用，并探讨了材料的改性策略以优化其性能。第3章 无机膜材料，重点阐述金属及金属合金、多孔陶瓷、分子筛等无机膜材料的特点，系统分析溶胶-凝胶法、阳极氧化法、固态粒子烧结法等制备工艺，并讨论其在气体分离、液体纯化及催化领域的应用潜力。第4章 金属有机骨架膜，聚焦MOF材料的设计合成、结构稳定性及其膜制备技术，包括原位生长、晶种辅助二次生长、电化学合成等先进方法，同时剖析MOF膜在气体和液体分离中的高效选择性机制。第5章 共价有机骨架膜，探讨COF材料的孔径调控、表面功能化及稳定性设计，总结界面聚合、逐层叠加等成膜技术，并展示COF膜在液相色谱、气体提纯等领域的突破性应用。第6章 氧化石墨烯膜，解析GO膜的层间结构调控、亲（疏）水性修饰及稳定性优化策略，展望其在海水淡化和气体分离中的产业化前景。希望本书能为读者提供系统的膜材料知识体系，启发创新思路，推动膜技术在高精度分离、环境治理和能源开发等领域的进一步发展和应用。
在本书编写过程中，北京工业大学的彭昊欣、郭佳琳等为本书相关内容的资料收集、文献及图表校对等做了大量工作，在此对他们辛勤的付出表示衷心的感谢！
由于膜科学涉及多学科交叉，且技术更新迅速，书中难免存在疏漏和不妥之处，恳请同行专家和读者批评指正。

编著者
2025年9月