自組裝和骨料工程的創新使膜能夠更好地平衡水滲透性和鹽排斥性,克服了傳統的權衡。
在這里,香港城市大學Alicia Kyoungjin An ,Gang Lu,香港大學Shuang Zheng展示了一種策略,利用納米限制空間中的多價氫鍵相互作用來操縱可控和有組織的結晶。
文章要點
1)具體來說,設計了兩親性低聚物,其特征在于具有強極性封端基序的疏水片段。當在空氣/水界面上鋪展時,疏水部分排斥水,在納米限制下產生超分子低聚物的有序排列,而強極性部分參與強氫鍵并重新配置以與水分子強烈相互作用,從而實現納米限制的晶疇的可控組裝和取向。
2)這種排列提供了雙重好處:改善孔徑分布以獲得超選擇性,并增加水滲透的自由體積。與具有弱極性基序的對應低聚物相比,厚度為6nm的優化膜在壓力驅動條件下表現出14.8 L m-2 h-1 bar-1的水滲透性和超過54 bar-1的非凡的水/NaCl選擇性。
這項研究揭示了納米約束的自組裝和聚集工程如何影響聚合物膜的結構、功能和性能,強調了超薄膜中可控結晶的前景,以實現最佳的脫鹽效果。
參考文獻
Lu, G., A, H., Zhao, Y. et al. Nano-confined controllable crystallization in supramolecular polymeric membranes for ultra-selective desalination. Nat Commun 16, 2284 (2025).
DOI:10.1038/s41467-025-57353-0
https://doi.org/10.1038/s41467-025-57353-0