分离膜

本研究设计了一种含有质子氢和羟基作为 NH₃ 相互作用位点的功能化离子液体（[DBEAH][NTf₂]），并通过氢键和静电相互作用将其限域在 GO 层间，从而构建出用于选择性 NH₃ 传输的定制化路径。引入的 [DBEAH][NTf₂] 不仅调控了 GO 的层间距，还修饰了纳米通道，营造出对 NH₃ 具有亲和力的环境，实现了对 NH₃ 的精准识别与分离。

二维材料厚度为原子级，晶格高度有序，能显著缩短气体传输路径，被认为是下一代高性能分离膜的候选材料。然而，无缺陷的二维晶体（如石墨烯）长期以来被认为对所有气体不可渗透。近年研究发现，完美单层石墨烯在室温下允许氢相关物种透过，但具体渗透的物种及其在其他二维材料中的行为仍不清楚。

该研究以柠檬酸为原料，在 210℃下热解 0.5 小时合成亲水性石墨烯量子点，经冷冻干燥得到 GQDs 粉末，研究采用热喷涂法将 GQDs 水溶胶涂覆在多孔 α-Al₂O₃载体上制备 GQDs 原始膜，将载体预热至 180℃使溶剂接触后快速蒸发，避免 GQDs 纳米颗粒渗入大孔载体，保障载体原有渗透性的同时让 GQDs 在表面堆叠形成连续的超薄膜层。

Divea公司同样获得10万瑞士法郎科技种子贷款，用于实现其石墨烯基碳捕获膜的工业化生产。该过滤器专为水泥、钢铁和化工等行业设计，可直接从工业废气流中选择性捕获二氧化碳。此项支持将推动Divea实现从实验室规模生产向连续工业制造的转型。

该工作从纳流体传输机理出发，创新性地提出“流动阻力匹配”设计策略，通过多层级结构协同调控，在保证高渗透性的同时显著抑制非选择性泄漏。复合膜体系采用相分离法制备的多孔 PVDF 基底提供宏观机械支撑，在其上集成双层纳米孔石墨烯实现分子级筛分，并引入超薄 PDMS 涂层对缺陷进行有效封堵与修复，整体工艺与 MEMS 及微纳加工流程兼容，膜面积可扩展至 300 cm²，具备良好的规模化制造潜力。

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

围绕这一核心矛盾，以二维氧化石墨烯（GO）为构筑单元，聚焦于在分子尺度上重塑膜内限域传质通道：通过溶致液晶自组装获得高度有序的层间结构，通过共价交联构建更稳固且可调的亚纳米通道，并通过表面功能化与原位聚合提升纳米片在聚合物基体中的均匀分散与界面协同，从而实现对传质路径与界面作用的精准调控。