张梦辰老师团队创新提出将晶态框架转化为多孔液体制备氧化石墨烯限域分离膜

具有明确本征微孔的晶态多孔框架在离子分离领域极具潜力，但制备连续、完整的多孔框架结晶膜极为困难。将其引入聚合物连续相制成的混合基质膜，虽可兼顾多孔性与加工性，但膜渗透性往往受限于聚合物链段间有限的自由体积。以氧化石墨烯（GO）为代表的二维材料，可以容易地在液相组装构筑规整且高通量的二维纳米流体通道，为结合多孔框架提供了理想平台。尽管一系列GO/多孔框架杂化膜已被报道，但如何解决膜内晶体团聚与界面缺陷问题仍是亟待突破的关键瓶颈。

该工作创新将晶态多孔框架转化为可溶液加工的多孔液体（PLs），并将其限域于GO二维纳米流体通道中，设计制备GO/PLs膜实现高效镁锂分离。作为概念验证，以CC3为多孔客体、[BMIM][TFSI]位阻溶剂合成PLs。一方面，PLs中多孔客体以离散分子笼形式均匀分散，且位阻溶剂自适应填充膜内空隙缺陷，有效解决晶体团聚和界面相容性问题。另一方面，借鉴生物离子通道独特功能，GO限域通道内位阻溶剂基团优先捕获水合Li⁺并降低其脱水能垒，促进Li⁺传输，而多孔客体空腔则基于尺寸筛分与离子络合的协同效应，抑制Mg²⁺通过。GO/PLs膜Li⁺渗透速率为0.75 mol m^-2 h^-1，Li⁺/Mg²⁺选择性达154.4，适用于高盐度、低品味卤水高效提锂。

该工作首次提出将PLs限域于二维纳米流体通道的膜设计策略，为PLs在膜分离领域的应用开辟了新方向，也为下一代高性能离子分离膜的发展提供了新思路。相关成果以“Engineering Crystalline Frameworks into Porous Liquids to Fabricate Graphene Oxide/Porous Liquid Membranes for Efficient Li⁺/Mg²⁺ Separation”为题发表于Nature Communications期刊。