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09
2026
-
06
Angew: 让“难反应”也能成膜，吡啶鎓催化破解耐酸纳滤难题
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背景
在锂电池回收等湿法冶金过程中，大量金属离子（如Li⁺、Co²⁺）存在于强酸浸出液中，实现*分离与资源回收至关重要。纳滤膜作为绿色分离技术，具备低能耗与高选择性优势，但当前主流聚酰胺膜存在致命短板：耐酸性差，结构易被破坏。传统“酰氯–胺”界面聚合形成的酰胺键在强酸中易水解，导致膜性能迅速衰减。尽管三聚氯氰（CC）可通过形成更稳定的C–N键提升耐酸性，但其反应存在关键限制：第三个氯原子在室温下反应活性*低，难以形成致密、高选择性的膜结构。因此，如何在温和条件下激活这一“惰性位点”，成为制备高性能耐酸膜的核心难题。
创新
近日，华中科技大学赵赵强教授团队提出“吡啶鎓催化界面聚合（PCIP）策略”，从分子反应层面重构成膜过程。通过设计含三吡啶结构的单体，在与CC进行界面聚合过程中，吡啶基团原位转化为带正电的吡啶鎓。这些吡啶鎓不仅作为反应参与者，还通过强吸电子效应显著降低CC环的电子密度，从而大幅提升第三个氯原子的取代反应活性，使原本难以进行的逐步取代反应在室温下顺利完成。这一“自催化”机制实现了两个关键突破：一是将成膜时间缩短至1分钟，并可规模化制备（~0.5 m²）；二是构建出兼具高通量与高选择性的致密结构。最终所得膜在2 M硫酸中保持稳定，通量达16.8 L m⁻² h⁻¹ bar⁻¹，同时实现优异的Li⁺/Co²⁺分离性能，并在废旧电池回收中将分离效率提升约4倍。
意义
该工作突破了传统界面聚合“依赖高反应活性单体”的局限，通过引入催化功能单体，实现了低活性体系的*成膜，为耐酸膜设计提供了全新思路。更重要的是，这一策略将“反应动力学调控”引入膜材料设计，使得成膜过程本身成为可调控对象，从而拓展了界面聚合的化学空间。同时，其优异的耐酸性与分离性能，使其在电池回收等强酸体系中具有重要应用潜力。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/oC1xnE0c8i465kEhjc94-Q
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