中国学者利用化学气相沉积法制备分离膜，开发下一代碳材料膜

近日，其导师韩宇教授和合作者，制备出一种高通量、高选择性的超薄分子尺度分离膜。其中一位审稿人做了提纲挈领的评价：“作者设计了全新的碳材料膜，相比已有的二维材料膜，该膜具有更规整的亚纳米尺寸孔道结构，并展现超高的水和离子分离性能。”

而将该分离膜用于水和离子分离，还只是一个开始。可以预见的是，未来会有更多超薄膜可以通过这一方法被设计和制备，从而为开发高效膜材料、以及让其用于气体分离、有机物分离、离子分离等提供全新的平台。

同时，该团队也借此展示了一种新策略：即利用化学气相沉积法来制备超薄的共轭聚合物框架膜，从而让规整亚纳米通道的精确构筑成为现实。

由于该分离膜具备高通量、高选择性的水脱盐性能，故可给开发下一代碳材料膜，以用于分子尺度精准分离带来新思路。

该团队预想，该分离膜有望首先在水处理领域实现应用。例如，在压力驱动的纳滤或反渗透过程，该膜适用于较低操作压力 <13bar 下的水脱盐过程。

相比商业化的纳滤膜，在压力驱动下该分离膜具备相近的水渗透速率，但是离子截留率可由 ~35.6% 提升至 ~83%。对于尺寸在 1nm 左右的二价盐离子和染料分子，其截留率高至 99.1%。

基于其由浓度差驱动的正渗透过程，可将该分离膜用于食品行业如果汁浓缩[1]，在农业系统可用于化肥液稀释和灌溉等。也可以将该膜与高压反渗透、膜蒸馏等膜过程进行集成，从而降低工业过程能耗。

近日，相关论文以《超薄有序共轭聚合物骨架膜的水传输和分子筛分》（Fast water transport and molecular sieving through ultrathin ordered conjugated-polymer-framework membranes）为题发在 Nature Materials 上[2]。

对于接下来的研究计划，作者表示：“基于实际应用的角度，我们正在开展如何改善抗膜污染、膜的机械性质、以及化学稳定性等研究，以期为膜的规模化应用奠定基础。其次，我们下一步将采用卷对卷化学气相沉积法开展膜的连续化、大面积生产的方法研究。”

而在基础研究方面，其将从单体分子出发，对膜孔结构、表面化学性质、半导体性质等进行精准设计，从而面向更广泛的应用体系，包括气体分离、离子筛分、单分子传感、生物电子界面等。

（本刊有删节）