近日，湖北大学化学化工学院黎明教授2D-lab团队在化工材料领域TOP期刊Chemical Engineering Journal (IF=16.744) 和Small（IF=15.153）上分别发表共轭微孔聚合物纳滤膜及二维离子薄膜的研究工作。题目分别为“Ultrafast organic solvent nanofiltration in C–C bonded conjugated microporous membrane-based nanochannels by space-confined polymerization”（赵道辉副教授、龙华丽副教授和黎明教授为共同通讯作者，教师苏倩文和硕士生王银莹为共同第一作者）和“Ultra-thin Two-dimensional Ionic Salt Supported with Strong Hydrogen-Bonding Assisted Ionic Interaction”（黎明教授为论文通讯作者，博士研究生冯家鑫和张干兵副教授为共同第一作者）。以上工作均以湖北大学为唯一通讯单位，得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、武汉市知识创新专项基金和有机功能分子合成与应用教育部重点实验室开放基金的资助。
有机溶剂纳滤（OSN）技术在物料分离、药物浓缩与精制等过程中展现出巨大的应用潜力，属于国际前沿研究课题。耐溶剂纳滤膜材料是OSN技术的核心，但传统聚合物膜在接触有机溶剂时会发生溶胀及塑化，使得孔径发生变化，导致选择性大幅度降低。发展高渗透性、高选择性和高稳定性的OSN膜，实现有机溶剂的高效分离与回收是当前的科学前沿问题。商业超滤膜用于水处理已引起全球范围内的重视。但是，它们的孔径太大，无法用于有机溶剂纳滤。共轭微孔聚合物（CMP）具有丰富的微孔性和稳定性，但很难制成膜。论文报告了一种通过多功能刚性建筑单元的空间受限聚合将水超滤膜（PTFE）中的介观通道分成超微孔来制备纳滤膜的策略。作者制备了三种CMP@PTFE膜，它们具有优异的渗透性和分离性，并可与所报道的最好的膜竞争。此外，通道内部高度交联的骨架使得CMP@PTFE具有坚固的结构，展示出出色的耐溶剂性和较好的机械强度。该策略为高性能聚合物纳滤膜的设计和制备提供了启示。
自石墨烯发现以来，二维材料因其独特的结构和特性激起了科研人员极大的研究兴趣。然而，目前大多数研究都局限于由强共价键或强配位键支撑的二维结构。这些键都具有方向性和饱和性。离子键没有方向性和饱和性，其能否维持二维结构的独立稳定存在，依然是一个悬而未决的问题。二维离子盐在电子器件、离子传导等方面具有重要的应用前景。然而，已经制备的二维离子盐都需要基底模板用于支撑。作者通过强氢键辅助的离子键，构筑了一种独立稳定存在的联吡啶盐酸盐型二维离子盐薄膜，并用密度泛函理论计算和自然键轨道分析证明了强氢键辅助的离子键对于其稳定性的作用。这种离子盐薄膜在水溶液中能长期稳定存在，其溶液态和固体状态下都表现出强烈的红色荧光，及大的斯托克斯位移（386 nm），在空气中具有稳定的自由基。这项工作有利于加强对氢键及离子键成键规律等基础化学问题的理解及其在离子传导、分析检测、自旋器件等方面材料构筑上的应用。
黎明教授团队致力于膜材料的制备及应用研究，取得了一系列创新性成果，在Angewandte Chemie International Edition, Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal、Small、Journal of membrane science、Chemical Science等期刊发表相关论文20多篇，获得授权发明专利10余项。
论文链接：
1. Ultrafast Organic Solvent Nanofiltration in C-C Bonded Conjugated Microporous Membrane-based Nanochannels by Space-confined Polymerization
Qianwen Su, Yingying Wang, Jinghao Chen, Daohui Zhao*, Huali Long*, Ming Li*
Chemical Engineering Journal, 2023, 457, 141130
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894722066116
2. Ultra-thin Two-dimensional Ionic Salt Supported with Strong Hydrogen-Bonding Assisted Ionic Interaction
Jiaxin Feng, Ganbing Zhang, Ju Wen, Xianying He, Ming Li*
Small, 2023, 10.1002/smll.202207509
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202207509
