Nano Res.[单元]│哈工大(威海)马军院士团队隋潇副教授：自支撑二维材料膜的制备及在分离领域的应用

背景介绍

膜分离技术以其操作简便、成本低廉和高效节能的特点，在工业生产和水处理等领域展现出广阔的应用前景。二维材料凭借其原子级厚度、有序的孔道结构和优异的物理化学稳定性，成为构筑下一代高性能分离膜的理想材料。传统的制备方法通常将二维材料沉积于多孔基底上以形成选择层。然而，该支撑结构可能存在界面不相容等问题，阻碍二维材料本征性能的充分发挥。为此，无基底自支撑膜应运而生。这种自支撑结构不仅极大缩短了传质路径，提升了渗透通量，还消除了界面缺陷，增强了膜的稳定性和抗污染能力，同时为深入研究二维材料的本征传质机制提供了理想平台。

成果简介

隋潇课题组在其近期发表的综述中系统梳理了自支撑二维材料膜在选择性分离领域的研究进展与前沿方向。文章重点围绕自支撑膜的核心结构优势展开深入探讨，全面总结了以石墨烯基材料、MXene、COF、MOF和HOF为代表的二维材料在构筑高性能自支撑分离膜方面的最新成果。

文章详细总结了各类二维材料自支撑膜的制备方法及传质机理（层间与孔道传质），系统归纳了从孔道调控、层间结构工程到力学增强等多维性能优化策略，并对其在水处理（有机污染物去除、脱盐、离子回收、重金属去除）和气体分离等领域的应用现状进行了评述。在此基础上，该综述进一步指出了当前研究存在的挑战，包括制备工艺尚不成熟、实验室条件与实际应用环境存在差距等，并提出了未来发展的重点方向：孔径精准控制、机械强度提升、传质机制深入解析、规模化制备技术突破以及应用领域拓展等，为推进高性能自支撑二维材料膜的设计开发与实用化进程提供了理论参考和实践指引（Free-standing membranes based on 2D materials for selective separation，第一作者：封慧雯）。

作者简介

隋潇，哈尔滨工业大学（威海）副教授、马军院士团队核心成员，入选中国科协青年人才托举工程、山东省泰山学者青年专家。悉尼大学博士学位，新南威尔士大学博士后。主持国家自然科学基金、山东省优秀青年科学基金项目（海外）、国家重点研发计划项目子课题等国家、省部级项目。主要方向为（1）二维材料分离膜的制备与调控机理，（2）功能膜法水处理及资源回收技术，（3）先进环境材料设计与可控制备，研究工作发表在PNAS，Matter等国际核心一流学术期刊上。详见个人主页：https://homepage.hit.edu.cn/suixiao。

文章信息

Feng H, Xiang H, Li H, et al. Free-standing membranes based on 2D materials for selective separation. Nano Research, 2026, 19(1): 94908201.

https://doi.org/10.26599/NR.2025.94908201.