凝胶锁定的层状膜：突破渗透性、选择性和稳定性的限制

《Advanced Materials》：Gel-Locked Lamellar Membranes: Overcoming the Limitations of Permeance, Selectivity, and Stability

纳米通道层状膜材料通过光热触发聚合形成胶锁层状膜，具有可定制化凝胶修饰的纳米通道结构，显著提升分离性能及稳定性，应用于多种过滤场景。

　　

摘要

具有独特二维纳米通道的纳米片堆叠层状膜是一种有前景的平台，可在众多分离应用中实现比传统膜更快的分子筛分。尽管在材料设计和结构优化方面取得了显著进展，但由于纳米通道化学性质有限以及纳米通道结构不稳定，现有的层状膜在同时提高渗透性、选择性和稳定性方面仍面临挑战。本文通过一种原创的光热触发受限凝胶化（PTCG）方法，开发出一种新型的凝胶锁层状膜（GLLMs），这种膜具有多功能凝胶修饰纳米通道化学性质和凝胶交联的层状纳米通道结构。在PTCG过程中，利用纳米片产生的光热能实现局部加热，从而在其附近快速高效地生成自由基，促使聚合物化并精确地形成层状纳米通道。通过这种方法，只需简单设计功能性单体和纳米片，就可以制备出一系列GLLMs，这些膜在多种恶劣条件下仍能保持超稳定的纳米通道结构，并具有抗膨胀能力。研究表明，具有定制凝胶修饰纳米通道的GLLMs在许多分离场景中（如同位素分离、光学分辨率、有机溶剂纳滤以及CO₂/CH₄分离）表现出比传统层状膜更高的渗透性和选择性。这些发现标志着在利用这类先进层状膜方面取得了范式转变，为其应用范围提供了更广阔的前景。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。