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新能源膜｜Small：季铵化分级通道凝胶膜构建“酸储库–质子发生器”协同体系，实现−20至240 ℃宽温域PEMFC运行

新能源膜｜Small：季铵化分级通道凝胶膜构建“酸储库–质子发生器”协同体系，实现−20至240 ℃宽温域PEMFC运行

近日，浙江工业大学黄菲教授、温州大学薛立新教授与美国南卡罗来纳大学 Brian C. Benicewicz教授团队合作，在《Small》上发表*研究成果。研究团队通过多聚磷酸（PPA）介导的溶胶-凝胶工艺结合亲核取代反应，制备了具有季铵化分级通道的凝胶态聚电解质膜（PA/QA-PBI-X-Gel）。该膜通过咪唑与 QA⁺ 双重结合位点，兼具“酸储库”与“质子发生器”功能，在促进磷酸解离的同时有效抑制酸流失。得益于此，该膜在 −20 至 240 ℃ 范围内表现出 0.013 至 0.411 S cm⁻¹ 的优异质子传导率。单电池（H₂/O₂体系）峰值功率密度超 2 W cm⁻²，并实现 −20 ℃ 冷启动与良好的长期耐久性。本工作为开发兼顾高功率、低温运行与长寿命的下一代宽温域燃料电池提供了膜材料方案。

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EST:高通量纳滤膜：让矿物盐通过，把新兴污染物留下

EST:高通量纳滤膜：让矿物盐通过，把新兴污染物留下

饮用水安全关乎公共健康，水源中药物及个人护理品、内分泌干扰物、全氟及多氟烷基物质等新兴污染物（EPs）因潜在长期健康风险而备受关注。纳滤技术*环保，是应对饮用水安全需求的理想选择。然而，主流聚酰胺纳滤膜为实现对EPs的有效去除，往往具有过低的分子量截留（MWCO < 300 Da），导致对人体有益的矿物盐（如Ca²⁺、Mg²⁺）也被过度截留，造成出水口感下降、缓冲能力与化学稳定性受损，并增加结垢风险和浓水管理负担。因此，如何在保持高通量的同时，实现对EPs的高截留与矿物盐的选择性透过，即突破选择性与渗透性之间的权衡，成为高质量饮用水处理亟待解决的关键难题。

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AFM: 光–热双交联编程亚4 Å自由体积，实现超选择性氦气分离

AFM: 光–热双交联编程亚4 Å自由体积，实现超选择性氦气分离

氦气是低温工程、半导体制造、核磁共振和航天技术中不可替代的战略资源，目前全球绝大部分氦气来自天然气提纯，但其在天然气中的含量通常仅为0.05–0.3 mol%。相比高能耗的深冷分离，聚合物膜具有连续运行、低能耗和易于规模化加工等优势，但从天然气中分离He面临**苛刻的分子筛分要求：He的动力学直径约为2.60 Å，而CH₄约为3.80 Å，要实现具有工业潜力的分离通常需要He/CH₄选择性超过1000。对于传统聚合物而言，增加自由体积虽然能够提高He渗透率，却往往同时拓宽自由体积尺寸分布，使CH₄也更容易通过；反之，致密化或提高交联度虽然能够强化尺寸筛分，却会降低孔道连通性并阻碍He传输。

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2026

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09

SPT｜钙对纳滤去除水中微污染物的影响：理论与实验研究

SPT｜钙对纳滤去除水中微污染物的影响：理论与实验研究

钙天然水中广泛存在，能够影响纳滤膜对微污染物（MPs）的去除，但其内在机制仍理解不足。本研究通过实验与理论相结合，考察了钙影响有机微污染物去除的机制。研究评估了三种可能机制：（i）钙–微污染物络合；（ii）膜电荷屏蔽或电荷反转；（iii）孔道变窄。等温滴定量热结果表明，在环境相关微污染物浓度下，钙–微污染物络合不太可能显著发生。过滤实验表明，由钙沉淀导致的孔道变窄可以忽略。相反，研究结果显示，钙会强烈与膜中已去质子化的羧基相互作用，改变膜电荷密度，从而支配微污染物的截留。钙引起的膜电荷改性会降低小分子量约100 g/mol的带正电微污染物的去除，但会提高分子量大于200 g/mol的较大带正电微污染物的截留。上述发现阐明了钙诱导膜电荷改性在纳滤去除微污染物中的主导作用。

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2026

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09

AFM: 双重仿生破解二维膜导电–力学性能矛盾

AFM: 双重仿生破解二维膜导电–力学性能矛盾

近日，上海交通大学宋钫教授团队从两种天然结构中同时获得启发：珍珠层利用刚性无机片层与柔性有机相组成“砖–泥”结构，实现优异的强度和韧性；生物离子通道则利用精确排列的小分子氨基酸调节局部电荷和水化结构，实现快速离子迁移。基于这一“双重仿生”思路，作者将甘氨酸接枝PVA均匀引入天然蛭石二维片层之间：蛭石作为承载载荷的刚性“砖块”，PVA通过丰富的氢键连接相邻片层，充当能够耗散应力的柔性“砂浆”，在不破坏长程层状有序性的情况下强化层间结合；与此同时，接枝在PVA上的甘氨酸并非简单作为亲水基团，而是在层间通道中进一步调节表面电荷和局部水化环境，构筑类似生物离子通道的阳离子传输路径。

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2026

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ACS Nano: 给COF生长装上“开关”，封端–解封策略实现水相高结晶纳米片规模化制备与提锂

ACS Nano: 给COF生长装上“开关”，封端–解封策略实现水相高结晶纳米片规模化制备与提锂

近日，新加坡国立大学张岁教授团队联合天津大学姜忠义、张润楠教授团队提出“基团封端–解封”策略，相当于给COF聚合反应设置了一个可以调节开启速度的“化学开关”。首先利用仲胺暂时封闭醛基，使原本疏水的芳香醛单体极性和水溶性显著提高，从源头避免局部沉淀并实现水相均相成核；与此同时，胺单体携带的离子基团在相邻二维层之间产生静电排斥，抑制π–π驱动的面外堆积，使COF优先沿面内方向扩展。更关键的是，封端并非永久钝化：通过调节Brønsted酸或碱浓度，可以控制封端基团脱除速度，进而连续调节活性醛基释放和后续COF聚合速率，避免反应过快造成动力学陷阱，也避免反应过慢导致聚合不完全。

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