用于选择性离子分离的配体功能化聚合物膜

《ACS Macro Letters》：Ligand-Functionalized Polymer Membranes for Selective Ion Separations

　　离子分离膜技术面临传统方法无法有效区分高盐环境中化学相似离子的挑战，配体功能化膜通过分子识别机制实现选择性离子传输。研究揭示脱水 penalties、配体配位特性及纳米尺度空间效应共同决定分离性能，需平衡渗透率与选择性，解决多组分干扰和长期稳定性问题，未来方向包括生物启发配体设计和计算辅助优化。

　　

选择性离子分离技术在净水、资源回收和清洁能源等领域发挥着核心作用。传统的聚合物膜主要依靠空间位阻或Donnan排斥作用来区分高离子浓度环境中的化学性质相似的离子，但效果不佳。配体功能化膜通过将分子识别能力直接嵌入聚合物基质中，实现了选择性络合和传输，从而提供了一种变革性的解决方案。本文综述了配体介导的离子分离过程中的结构-功能关系，重点探讨了脱水效应、配体配位以及纳米尺度限制等因素的相互作用。我们讨论了设计原则（如配体的数量、供体性质、刚性以及空间排列结构），同时分析了渗透性与选择性的权衡、多组分效应以及稳定性挑战。最后，我们介绍了从仿生配体到计算辅助设计等新兴策略，这些策略为开发下一代高性能、节能型离子分离膜指明了方向。