新闻资讯
NEWS CENTER
13
2026
-
02
Nature：电荷分部调控纳米通道膜实现离子选择性传输
作者：
开发一价阴离子选择性膜（MAPMs）仍面临诸多挑战，包括通量与选择性之间的权衡、膜稳定性以及低成本制备工艺。解决这些问题需要先进的材料设计与可规模化制备技术。本文采用原位界面聚合法（ISIP）制备一价阴离子选择性膜。基膜通过*强酸聚合反应合成，并进一步修饰阴离子通道与氨基（-NH₂）。在原位界面聚合过程中，均苯三甲酰氯与膜表面氨基发生反应，形成带有羧基（-COOH）的部分交联结构，通过静电作用调控离子传输行为。
该膜表现出极低的膜电阻（4.7 Ω·cm²），可选择性传输弱水合离子（Cl⁻、Br⁻、NO₃⁻），而强水合离子（SO₄²⁻、F⁻）则面临更高的传输能垒。所制备的MAPMs性能优异，极限电流密度＞90 mA·cm⁻²，在5 mA·cm⁻²电流密度下Cl⁻通量达1.98 mol·m⁻²·h⁻¹，Cl⁻/SO₄²⁻选择性高达244，证实其可有效调控离子水合动力学并实现性能平衡。分子模拟揭示了电荷分布对离子迁移路径的影响机制。
综上所述，采用原位界面聚合（ISIP）技术制备一价阴离子选择性膜（MAPMs），标志着选择性离子分离技术取得了重要进展。本研究通过在膜结构中引入氨基（-NH₂）与阳离子基团，并与均苯三甲酰氯（TMC）形成交联聚酰胺结构，成功实现了一价阴离子选择性膜的制备与功能化改性。zeta电位测试与衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）分析证实，改性后的膜表面具备致密的负电性，显著提升了膜的选择透过性。
具体而言，ATR-FTIR光谱表征明确了特征酰胺键、芳香骨架以及羧基（-COOH）的生成，上述结构均是膜性能提升的关键因素。性能评价结果表明，该类膜具备优异的理化特性：极限电流密度*过90 mA·cm⁻²，膜电阻低至4.7 Ω·cm²，氯离子通量可达2.1 mol·m⁻²·h⁻¹。结合Cl⁻/SO₄²⁻约244的高分离选择性，充分证明该膜可有效截留尺寸更大、水合作用更强的硫酸根等离子，优先透过氯离子等小型离子。
同时，该膜对溴离子、氟离子、硝酸根等其他阴离子也表现出良好的分离选择性，进一步验证了原位界面聚合法在定向离子分离领域的可靠性与普适性。NML-Qx-NH₂膜凭借更强的亲水性、更负的zeta电位以及羧基官能团的表面特性，对氯离子与溴离子始终保持更高的选择性。
综上，基于原位界面聚合制备的一价阴离子选择性膜，在**选择性离子分离领域具备极高的应用前景，可广泛应用于海水淡化、储能系统及工业分离过程。原位界面聚合法的可规模化制备优势与**调控特性，为实现特定离子的膜性能优化提供了可行方案，也为先进膜分离技术的后续研究与创新奠定了基础。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/aiGe67JNWsATzoUlevQK5Q
相关新闻
