新闻资讯
NEWS CENTER
13
2026
-
04
AFM: 把离子液体“锁进”二维通道，氧化石墨烯膜实现超高选择性氨分离
作者：
背景
氨（NH₃）不仅是重要的化工原料，也是潜在的氢能载体，但其生产、储运过程中常伴随复杂混合气体系（如N₂、H₂等），分离过程仍主要依赖冷凝或吸收法，存在能耗高、二次污染严重等问题。膜分离因其低能耗和操作简便，被认为是理想替代方案。其中，氧化石墨烯（GO）膜因其层状纳米通道结构具备高通量潜力，但其层间距通常大于NH₃分子尺寸，导致选择性不足。此外，单纯依赖尺寸筛分难以实现对NH₃这类极性气体的分离。
创新
近日，中科院过程所张香平研究员团队提出“纳米限域功能化离子液体调控策略”，实现对NH₃传输路径与界面环境的设计：
功能化离子液体设计：引入含有质子和羟基的[DBEAH][NTf2]，作为NH₃特异性识别位点；
限域稳定构筑：通过氢键与静电作用将离子液体锚定于GO层间，避免其流动性导致结构不稳定；
通道结构与界面协同调控：调整层间距形成快速传输通道；构建“NH₃亲和”纳米环境，实现选择性识别；
传输机制重构：NH₃通过特异性相互作用实现加速传输，而惰性气体（如N₂）仅通过物理扩散被有效阻隔；
性能显著提升：NH₃渗透率高达682 GPU；理想NH₃/N₂选择性达1488；混合气条件下仍保持高通量与高选择性。
意义
该工作通过将功能化离子液体引入二维纳米通道，实现了“结构调控+分子识别”的协同设计，突破了GO膜仅依赖尺寸筛分的局限。相比传统膜材料，这种策略不仅提升了分离性能，还显著增强了体系稳定性。更重要的是，该研究提出了一种通用设计理念：通过纳米限域环境稳定功能分子，并在通道内部构建特异性识别位点，从而实现对目标气体的分离。这一策略可拓展至CO₂、H₂等气体体系，为气体分离提供新的技术路径。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/OC8cyayXWI4FXqMYMIWIYQ
相关新闻
