新闻资讯
NEWS CENTER
16
2026
-
04
Angew: COF膜在强酸中实现离子传输
作者：
背景
在高浓度酸碱体系（如矿业、冶金、电池回收）中，实现离子传输与分离一直是膜技术的核心挑战。一方面，强离子强度会显著压缩Debye长度，使基于电荷排斥的传统机制（如Donnan效应）失效；另一方面，强腐蚀环境又会加速膜材料降解，导致结构与性能难以维持。因此，传统离子交换膜往往面临“两难”：要么在高盐环境中失去选择性，要么在*pH条件下失去稳定性。如何在高选择性与高化学稳定性之间实现统一，成为该领域亟待解决的关键问题。
创新
近日，浙江大学孙琦研究员团队提出“键级编码策略”，从分子结构本源上重构离子传输机制：
选择性内嵌于共价键：通过构建全共轭的enaminone键，将离子识别位点直接编码进COF骨架，而非依赖后修饰或表面功能化；
短程相互作用主导传输：利用周期性分布的配位位点与氢键网络，在纳米限域通道中实现对离子的调控，摆脱对长程静电作用的依赖；
通道结构与化学环境协同设计：在保持孔结构与拓扑不变的前提下，仅通过调控键结构，实现对离子选择性与传输效率的调节；
**环境稳定性突破：膜在12 M硫酸、110°C及强碱条件下仍保持结构与性能稳定；
超快质子传输性能：质子导电性能超过商业Nafion 212的5倍以上；
能量转化性能跃迁：在12 M || 0.01 M H₂SO₄梯度下，实现高达2422.9 W m⁻²的渗透能功率密度。
意义
该工作将“选择性来源”从传统的长程电荷作用，转移到分子尺度的短程相互作用，并通过共价键结构实现调控。这种“把功能写进骨架”的策略，不仅解决了高盐环境下选择性衰减的问题，也显著提升了材料在**条件下的稳定性，为膜技术在强腐蚀体系中的应用提供了可行路径。更重要的是，该研究提出了一种普适设计理念：通过调控“键”的化学环境，实现对离子传输行为的根本控制，而无需依赖复杂的结构调控或后处理。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/Nn-8TBO0RJlJwDt-Cbarww
相关新闻
