分离膜

我们报道了石墨烯-无定形碳双层膜，该膜通过石墨烯引导的聚合物转化方法克服了这些权衡。利用超铺展效应，我们在石墨烯上涂覆了一层均匀、超光滑、厚度仅2 nm的聚合物衍生碳层，实现了约26.8 GPa的高杨氏模量。聚合物前驱体的受控热解生成了具有窄分布、高精度超微孔的碳网络。

该研究由洛桑联邦理工学院Kumar Varoon Agrawal副教授团队完成。团队设计了一种含氟多孔有机聚合物（FPOP）作为机械增强膜：将三嗪基胺与含氟醛单体溶液直接涂覆在铜箔上的多孔石墨烯表面，干燥后于120 °C热固化，单体经亚胺缩合形成连续交联网络，与石墨烯紧密贴合，使多孔石墨烯能够借助转移台无裂纹地转移到大孔支撑体上。

该研究以氧化石墨烯（GO）膜为分离介质，探究了氧化石墨烯（GO）膜在浓度梯度驱动的扩散系统和电场驱动的电迁移系统中的单价离子选择性不可比性及其微观机制。通过实验表征和分子动力学（MD）模拟相结合揭示了不同驱动力下离子渗透速率及离子选择性差异。

分子模拟表明，石墨烯充当了PVA和TA之间的“桥梁”，增强了网络致密性和结构完整性。更重要的是，该膜使CaSO₄粘附在热力学上变得不利（界面自由能由负转正），从而实现了卓越的抗结垢性能。在处理含有油、表面活性剂和高浓度硫酸钙的复杂盐水时，该膜能稳定运行，脱盐率保持在99.9%。此外，在处理真实的垃圾渗滤液和油田采出水时，该膜也展现出超过300-400小时的长期稳定性。

在2026（第五届）中国国际气体分离产业大会上，暨南大学李万斌教授带来了《气体分离微孔膜制备及孔道调控》的报告。报告围绕介孔氧化石墨烯纳米片、超薄低晶度MOF复合膜、MOF玻璃膜以及大面积室温界面结晶，介绍了团队在缩短传质路径、精确调节孔道、消除膜层缺陷和规模化制备方面的系列进展。

在组装过程中，多巴胺分子在氧化石墨烯表面含氧官能团位点处形成纳米柱结构，实现了层间距的亚纳米级调节，同时最大限度地减少了对富碳区域的占据，从而保证了水和离子的快速传输。此外，膜内自聚合的多巴胺纳米柱阵列与氧化石墨烯片层键合，同时稳定了层间距和复合膜的整体结构。层间距的可调性使我们能够针对目标离子筛分选择特定的层间距。

本研究通过共价接枝带电磺酸基团，在二维受限通道中引入库仑相互作用，有效抑制Li⁺的反相效应，将其空间分布从壁面富集调控至通道中心。该策略显著减弱Li⁺-壁面相互作用及水合层重构，使迁移能垒降至10.91 kJ/mol，同时协同提升Li⁺/Mg²⁺选择性与Li⁺通量。实验制备的GO-g-S膜验证了理论预测，选择性由原始GO的0.93提升至86.68，Li⁺渗透速率提高约5倍。该工作为利用静电调控克服限域离子无序效应、实现高效选择性分离提供了二维膜设计新范式。