IF 15.6！具有面内孔隙性的单层硅纳米片使得高性能的纳米层膜用于有机溶剂纳米过滤

文章来源：北科纳米专业的纳米材料合成专家浏览次数：2时间：2025-12-31 设计合成：18101240246

本文精选

有机溶剂纳米过滤（OSN）膜在化学和制药行业中具有极大潜力，用于节能分子分离，但现有技术常常在溶剂渗透性和精细筛分方面面临局限。为解决这些问题，我们引入了由单层二维（2D）间孔硅纳米片组装而成的新型纳米层膜，这些纳米片内孔隙本身具有均匀的面内孔。这些硅纳米片通过表面活性剂模板的软法合成，具有高度有序且可调的六角孔隙度，厚度低于 10 纳米。通过调整界面活性剂碳链长度，制备了具有可控孔径的硅纳米片，随后堆叠成缺陷最小化的纳米层压结构。最终形成的膜表现出极性依赖的溶剂渗透性，极性溶剂的渗透值可达 238 L m–2 h–1 bar–1 [LMHB]。分子筛分评估进一步显示出强大的粒径选择性能，在高溶剂通量下实现了低至 678 道尔顿的分子量截止。值得注意的是，这些纳米层状硅膜在渗透性和选择性基准上均超越了现有先进的 OSN 膜。我们的发现强调了精确工程的二维间孔硅纳米片作为可扩展且化学坚固的下一代 OSN 膜构建模块的潜力，专为先进分子分离应用量身定制。

思路延伸

1.基于该纳米片表面丰富的硅羟基化学，未来可进一步探索共价接枝、离子交换等表面功能化策略，以精确调控膜表面的亲疏水性与电荷性质，从而扩展其针对特定溶质或溶剂的分离选择性。

2.可尝试将此类刚性无机纳米片与柔性聚合物或其他二维材料（如MXene、共价有机框架纳米片）进行异质组装，构建具有多级孔道或协同筛分效应的复合膜结构，有望实现更为复杂的分离任务。

3.探索将此类膜结构应用于非极性溶剂体系或高压极端条件，研究其长期化学与机械稳定性，并开发卷对卷等连续化制备工艺，是推动其从实验室走向大规模工业应用的关键延伸方向。

原文链接

Single-Layer Silica Nanosheets with In-Plane Porosity Enable High-Performance Nanolaminate Membranes for Organic Solvent Nanofiltration

Journal of the American Chemical Society ( IF 15.6 )

Pub Date : 2025-12-16

DOI: 10.1021/jacs.5c13454

Wensen Wang, Nadia Batool, Mathilde Moderne, Juan José Quintana González, Eddy Petit, Valérie Flaud, William Chèvremont, Luc Lajaunie, Tangi Aubert , Damien Voiry

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