离子选择性别离作为膜别离技能的重要使用范畴，触及动力转化与存储、环境污染和检测、清洁工业生产、资源收回再使用等重要化工进程，在盐湖提锂、盐水精制（氯碱工业）、高盐废水资源化、废酸（碱）液收回、液流电池和盐差能发电等范畴均有触及。面向“碳达峰、碳中和”的国家战略目标，针对节能减排和传统产业转型晋级等国家严重需求，离子别离技能的前进关于化学工业生产的可持续发展具有极端严重意义。现在，国内一/二离子选择性别离膜仍处于试验试制阶段，还没有真实的完结规模化批量制备，而日本等发达国家一直对我国进行技能封闭和价格独占。

　　我国科学技能大学徐铜文教授团队自2011年开端在一/二价离子选择性别离膜开发、传质机理研讨和别离使用等方向展开了深入研讨，构筑了具有自主知识产权的产品系统，为离子选择性别离膜的规模化制备和产业化积累了丰厚的经历。团队提出了使用分子自拼装特性，经过调控侧链次级相互作用，构筑和调控离子选择性传输通道的新战略（J. Membr. Sci., 2019, 581, 150.；J. Membr. Sci., 2018, 563, 320.；Chem. Eng. J., 2020, 382, 122838.）。使用外表原位聚合反应，完成超薄别离层中纳米锥形孔的构筑，缩短了离子传质途径，强化离子在膜内的传质行为（J. Membr. Sci., 2018, 557, 49.；Angew. Chem. Int. Ed., 2019, 131, 12776.；J. Membr. Sci., 2020, 594, 117453.）。为了深入研讨离子在限域孔道内的传质行为及别离机理，团队提出以具有规矩孔道结构、骨架结构参数清晰的多孔结构资料为模型，在埃米精度下完成离子传输通道的准确定制和孔道性质精细调控，达到了离子高效、精准别离的作用，定量化通道要害结构参数，开始提醒了离子限域传质机制（ChemSusChem, 2019, 12, 2593.；Nano-Micro Lett., 2020, 12, 51.；J. Membr. Sci., 2020, 615, 118608.）。

　　为了进一步研讨亚2-nm通道壁面化学环境关于离子传质与别离功能的影响，团队经过界面成长战略构筑具有1D笔直贯穿亚2-nm通道的超薄（~20 nm）COFs膜，使用N2和空气气氛中的升温红外表征，证明了通道内氢键位点能与水分子构成氢键相互作用。离子在溶液中是以水合方式存在，不同离子对水壳层中水分子的结合力不同，因而，离子水壳层中的水分子与COFs通道中氢键位点构成不同的氢键作用（图1）。构筑的COFs膜（TpBDMe2）表现出高的一价阳离子浸透速率（0.1 ~ 0.2 mol m−2h−1）和极低的多价阳离子透过率，完成了高的离子选择性，比方K+/Mg2+的选择性~765，Na+/Mg2+的选择性~680，Li+/Mg2+的选择性~217，明显优于已报导的亚2-nm通道膜（图2）。理论模仿标明二价阳离子经过COFs膜通道的能垒高于一价阳离子，1D亚2-nm通道促进了一价阳离子的快速浸透，而二价阳离子与通道之间更强的氢键相互作用促成了离子的高选择性。该项研讨标明构建有着非常丰厚氢键位点的COFs多孔膜，在坚持离子浸透速率的一起，能明显提高离子选择性。本作业不光为离子在亚2-nm受限空间中的传输机制供给了理论基础，一起也为聚合物基离子选择性别离膜的结构设计与调控供给了理论指导。

　　我国科学技能大学盛方猛博士和安徽大学伍斌副教授为该文章的一起榜首作者，李兴亚副研讨员、葛亮副研讨员和徐铜文教授为一起通讯作者。该研讨作业得到国家自然科学基金、安徽省科技严重专项等专项经费的赞助。

　　在上述系列研讨成果的基础上，研讨团队开发出具有自主知识产权的高功能离子选择性别离膜一次性成型制备工艺，已完成一/二离子选择性别离膜中试膜产品制备，在H+/Fe2+、Li+/Mg2+、Na+/Mg2+、K+/Mg2+、OH-/WO42-和Cl-/SO42-等典型混合离子系统均展示优异的别离作用（图3）。