水是维持生命、推动工业活动和支持全球生态系统的基本资源[1]，[2]。随着社会的发展，水中出现了越来越多的新兴污染物[3]。例如，人为产生的有机微污染物（OMPs）——包括抗生素、农药、内分泌干扰化学物质、合成染料等——主要来源于工业废水、农业径流和生活污水[4]，[5]，[6]，[7]，[8]。尽管这些污染物在环境中的浓度极低，但它们仍可能对人类健康、水生生物和陆地生物构成潜在风险[9]。OMPs无法通过自然衰减有效地从废水、地表水和饮用水中去除，导致生物累积[10]。传统的处理技术，如吸附和氧化，已被用于消除顽固性污染物。然而，这些技术效率低下，并且会产生消毒副产物引起的二次污染[11,12]。膜过滤技术，包括反渗透和纳滤（NF），通过孔径筛选或静电排斥作用，能够高效去除盐分、病原体和各种污染物[2]，[13]。然而，仍存在关键限制：1）它们对小分子和中性有机污染物的去除效果不佳；2）污染物在膜表面和孔内积累导致膜污染，从而大幅降低渗透性[14]。
近年来，开发了光催化膜来去除顽固的OMPs，这些膜要么通过在多孔膜表面沉积光催化剂，要么通过在膜内部原位生长光催化剂来制备[15]，[16]。在光照下，光催化剂（如二氧化钛，TiO2）产生电子-空穴对，然后与水和氧气反应生成光生空穴和高活性氧物种（ROS），如羟基自由基（⋅OH）和超氧自由基（⋅O2−），将有机污染物矿化为无害物质，如CO2和水H2O[9]，[17]，[18]，[19]，[20]，[21]，[22]。通常，光催化膜是通过在膜表面沉积光催化剂或在膜内部生长光催化剂来制备的。然而，在连续过滤和OMPs降解过程中，OMPs的大小与膜孔径不匹配，导致许多OMPs无法与催化位点接触。这导致降解效率低，无法实现快速、完全的降解，从而阻碍了光催化膜技术的实际应用。降解速率与OMPs与催化剂活性位点接触的概率有关[23]，[24]，[25]。接触概率受扩散过程控制，主要影响因素包括污染物分子从溶液扩散到催化剂表面的距离、污染物扩散系数和催化剂比表面积[26]，[27]。建立了扩散-反应耦合模型来模拟污染物降解过程。降解速率（r）可以通过公式1预测：' role="presentation">其中D是污染物扩散系数，Scat是催化剂的比表面积，C是污染物浓度，d是污染物分子从溶液扩散到催化剂位点的距离，η是催化位点的利用效率。根据公式1，要实现更高的污染物降解速率，一种策略是在催化膜的孔表面上完全暴露催化活性位点，另一种策略是缩小催化膜的孔径，以构建分子大小的受限空间，从而提高污染物与催化位点之间的接触概率（图1a）。
在这里，我们报道了一种光催化膜的设计，其中Ti-氧簇作为膜形成单元，通过刚性有机连接剂交联形成。这种结构配置确保了光催化活性位点在开放、可访问的通道中完全暴露。当OMPs通过分子大小的通道时，每个分子都能与催化位点接触，从而提高降解速率（图1b）。这种Ti-有机杂化膜是通过有机-有机界面聚合方法制备的，使用四丁基氧化钛（Ti(OBu)4）和2-氨基-[1,1'-联苯]-4,4'-二羧酸（PBDC-NH2）作为单体进行界面反应（图1c）。得益于钛醇盐和有机连接剂之间的快速反应，可以在30秒内形成超薄、无缺陷的膜（约100纳米厚）；这种膜被称为Ti-PBDC-NH2
