近日，其導(dǎo)師韓宇教授和合作者，制備出一種高通量、高選擇性的超薄分子尺度分離膜。其中一位審稿人做了提綱挈領(lǐng)的評價：“作者設(shè)計(jì)了全新的碳材料膜，相比已有的二維材料膜，該膜具有更規(guī)整的亞納米尺寸孔道結(jié)構(gòu)，并展現(xiàn)超高的水和離子分離性能?！?/span>

而將該分離膜用于水和離子分離，還只是一個開始。可以預(yù)見的是，未來會有更多超薄膜可以通過這一方法被設(shè)計(jì)和制備，從而為開發(fā)高效膜材料、以及讓其用于氣體分離、有機(jī)物分離、離子分離等提供全新的平臺。

同時，該團(tuán)隊(duì)也借此展示了一種新策略：即利用化學(xué)氣相沉積法來制備超薄的共軛聚合物框架膜，從而讓規(guī)整亞納米通道的精確構(gòu)筑成為現(xiàn)實(shí)。

由于該分離膜具備高通量、高選擇性的水脫鹽性能，故可給開發(fā)下一代碳材料膜，以用于分子尺度精準(zhǔn)分離帶來新思路。

該團(tuán)隊(duì)預(yù)想，該分離膜有望首先在水處理領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。例如，在壓力驅(qū)動的納濾或反滲透過程，該膜適用于較低操作壓力 <13bar 下的水脫鹽過程。

相比商業(yè)化的納濾膜，在壓力驅(qū)動下該分離膜具備相近的水滲透速率，但是離子截留率可由 ~35.6% 提升至 ~83%。對于尺寸在 1nm 左右的二價鹽離子和染料分子，其截留率高至 99.1%。

基于其由濃度差驅(qū)動的正滲透過程，可將該分離膜用于食品行業(yè)如果汁濃縮[1]，在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可用于化肥液稀釋和灌溉等。也可以將該膜與高壓反滲透、膜蒸餾等膜過程進(jìn)行集成，從而降低工業(yè)過程能耗。

近日，相關(guān)論文以《超薄有序共軛聚合物骨架膜的水傳輸和分子篩分》（Fast water transport and molecular sieving through ultrathin ordered conjugated-polymer-framework membranes）為題發(fā)在 Nature Materials 上[2]。

對于接下來的研究計(jì)劃，作者表示：“基于實(shí)際應(yīng)用的角度，我們正在開展如何改善抗膜污染、膜的機(jī)械性質(zhì)、以及化學(xué)穩(wěn)定性等研究，以期為膜的規(guī)?；瘧?yīng)用奠定基礎(chǔ)。其次，我們下一步將采用卷對卷化學(xué)氣相沉積法開展膜的連續(xù)化、大面積生產(chǎn)的方法研究。”

而在基礎(chǔ)研究方面，其將從單體分子出發(fā)，對膜孔結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)、半導(dǎo)體性質(zhì)等進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，從而面向更廣泛的應(yīng)用體系，包括氣體分離、離子篩分、單分子傳感、生物電子界面等。

（本刊有刪節(jié)）