柱芳烃基人工锂离子通道实现高选择性锂钠分离
研究报道了一类以 pillar[5]arene 为中心环、末端接二苯基氧化膦(DPP)配体的仿生超分子跨膜通道,在电化学驱动条件下给出保守下限的 Li+/Na+ ≥ 94、Li+/K+ ≥ 136、Li+/Mg2+ ≥ 286、Li+/Ca2+ ≥ 228 的选择性。
推荐理由:原文给出人工跨膜锂通道的离子选择比与单通道电导,读者可据此判断仿生膜在锂纯化中的分离上限。
研究报道了一类以 pillar[5]arene 为中心环、末端接二苯基氧化膦(DPP)配体的仿生超分子跨膜通道,在电化学驱动条件下给出保守下限的 Li+/Na+ ≥ 94、Li+/K+ ≥ 136、Li+/Mg2+ ≥ 286、Li+/Ca2+ ≥ 228 的选择性。
推荐理由:原文给出人工跨膜锂通道的离子选择比与单通道电导,读者可据此判断仿生膜在锂纯化中的分离上限。
研究显示,界面水的氢键网络被破坏程度越高,碳电极的阳极腐蚀越快,弱氢键水被认为是与碳氧化相关的活性水群体。作者用 operando 差分电化学质谱结合原位 ATR-SEIRAS 得到这一关联,并以离聚物定义界面来调控局部水结构。
推荐理由:通过原位红外与差分电化学质谱把界面水的氢键网络与碳电极氧化速率对应起来,并给出离聚物调控界面的设计思路。
研究报道了一种可克级规模制备的氟化铜基共价有机框架 F–Cu–COF,采用露天一锅法合成并保持高结晶性与化学稳定性。该材料通过氟化孔道与氧化还原活性 Cu 中心的主客体耦合,在同一结合事件中同时实现 PFAS 捕获与浓度依赖的电化学信号输出,检测限为 5.2 pg L–1,吸附容量达 3824 mg g–1,并可用于流通式去除。
推荐理由:原文给出 F–Cu–COF 的检测限与吸附容量,并说明同一主客体结合事件如何同时驱动捕获与电化学信号。
研究团队用氟化多孔有机聚合物(FPOP)作为机械增强层,使多孔单层石墨烯(PG)膜可无裂纹转移到多孔支撑体上,并在最高 350 °C 的加压条件下稳定运行。FPOP 由分子前驱体溶液直接沉积在 PG 上,经干燥和热退火形成连续交联薄膜,与石墨烯形成界面并保持强粘附。
推荐理由:原文给出氟化多孔有机聚合物作为增强层,使单层多孔石墨烯膜在 350 °C 加压条件下保持选择性气体传输。
研究报道了冠醚功能化共价有机框架(COF)膜,最优的 TFP-TDA-2 膜 K+/Na+ 选择性达 64,K+ 渗透速率为 41.2 mmol m–2 h–1,高于此前报道的 COF 膜。
推荐理由:原文给出冠醚功能化 COF 膜的 K+/Na+ 选择性 64 与 K+ 渗透速率,并用量子模拟解释脱水与迁移势垒的降低。
研究团队通过拓扑与堆叠导向的分子设计,将超微孔工程与孔表面氟化结合,构建出超疏水共价有机框架(COF)TF-COF 和 NF-COF,用于耐湿甲烷纯化。NF-COF 在 298 K 下丙烷吸附量达 99.4 cm3 g–1,C3H8/CH4 IAST 选择性为 251.7。
推荐理由:原文给出氟化 COF 的孔道设计与 C3H8/CH4 选择性数据,可据此判断潮湿条件下甲烷纯化的可行性。
研究报道了聚芳基咪唑鎓膜(QAI-x),通过芳基侧挂的位阻屏蔽咪唑鎓阳离子并避免引入苄基阳离子—聚合物连接,配合无醚聚芳烃主链,同时提升化学稳定性与尺寸稳定性。
推荐理由:原文给出芳基侧挂位阻屏蔽咪唑鎓的设计思路与 4000 h 碱稳定性数据,可据此判断 AEM 阳离子设计路线。
研究以化学改性的 Matrimid 为前驱体、经 900°C 热解制备超选择性碳分子筛(CMS)空心纤维膜,用于氢气掺混天然气管道分离与天然气中氦回收。改性方式有两种:乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)处理,以及二乙基甲苯二胺/均苯三甲酰氯(DETDA/TMC)加 VTMS 处理,可形成常规溶剂溶解与纺丝无法得到的前驱体空心纤维。
推荐理由:原文给出化学改性前驱体空心纤维的两种路线与 H2/CH4、He 分离数据,可据此判断 CMS 膜的规模化潜力。
研究优化了一种无氟、可持续且低成本的液晶聚环氧氯丙烷膜,用于质子交换膜。团队基于第一性原理计算得到的机器学习原子间势(MLIP)开展大规模分子动力学,识别出决定质子迁移的关键描述符,发现质子传递受水限域与内部孔道化学的共同调控。据此改性活性官能团使其直接参与质子扩散过程,膜内扩散速率提高三倍,更接近 Nafion 水平。
推荐理由:原文用 MLIP 分子动力学识别质子迁移关键描述符,并据此改性无氟液晶聚环氧氯丙烷膜,为无氟 PEM 的定向设计提供思路。
研究团队以葫芦[7]脲(Q[7])为模型体系,提出在环状主体外表面激活协同相互作用,把主客体识别从空腔包合扩展到外表面识别。将 Q[7] 固定在磁性 Fe₃O₄ 纳米颗粒上可抑制聚集,实现空腔与外表面协同识别,所得材料对苯与正庚烷(n-Hep)实现高选择性、高效分离,并具有更高的吸附容量与可回收性。作者认为外表面介导的协同识别可作为设计超分子分离材料的通用范式。
推荐理由:原文把主客体识别从空腔扩展到外表面协同作用,并给出苯与正庚烷分离的吸附容量与循环性数据。
研究将 Li+ 嵌入颗粒连接成复合电子-离子导体(CEIC),把电池型宿主转变为可存储、传递并释放 Li+ 的电化学膜,Li+ 传输主要由 Li1–xMn2O4 的嵌入/脱出主导,多孔膜的直接离子传输贡献较小。
推荐理由:把锂离子嵌入宿主做成电子-离子复合导体膜,用双极电化学实现跨膜定向传输,Li+/Na+ 分离因子约 2000。
研究报道了一种可规模化的 Fe3+ 触发均匀慢腐蚀策略,在泡沫镍上原位生长 Fe 掺杂 Ni(OH)2/NiS 杂化电极(Fe-Ni(OH)2/NiS/NF),用于析氧反应。
推荐理由:原文给出 Fe 掺杂 Ni(OH)2/NiS 电极在 2.0 A cm−2 下的电压与 1800 h 稳定性数据,可据此判断其工业级 AEMWE 阳极的可行性。
研究阐明了羧基固有微孔高分子(cPIM)对外部环境的响应机理:氨与 cPIM 中的羧酸基团反应生成铵羧酸盐加合物,该化学修饰改变了小分子吸附、局部链排列、自由体积分布以及渗透物扩散。
推荐理由:原文揭示氨与羧基 cPIM 反应生成铵羧酸盐加合物并原位离子交联的机理,为响应性膜设计提供分子层面依据。
研究通过 Co2+ 与柔性多齿氨基酸配体 2,6-二氨基庚二酸(DAP)的界面诱导配位,制备出宏观、自支撑且柔性的纯 MOF 整体膜。柔性烷基链骨架抑制长程结晶并降低连续成膜过程中的界面应力,局部 Co-氨基酸配位单元维持框架支架,构象柔性的烷基链段提供客体响应型潜在自由体积。
推荐理由:原文给出柔性 Co-DAP 纯 MOF 膜的界面诱导配位制备路线及其水合响应孔道行为,可据此判断其在正渗透水/离子分离中的适用性。