组长：李兴亚（副研究员）、徐婷婷（副研究员）

成员：夏远（2022硕博）、李怡凡（2022硕博）、黄畅（2023硕）、朱道江（2023硕）、刘政（2023硕）、赵舒鸿（2024硕）、周星悦（2024硕）

研究目标：基于具有规整孔道构型、固定孔隙率及可调孔道尺寸和壁面化学性质的微孔框架材料，比如金属有机框架（MOF）、多孔有机笼（POC）和共价有机框架（COF）等，精密构筑离子分离膜，达到可比拟生物膜的离子选择性和渗透性，实现目标离子的高效分离，降低分离过程中化学品和能源的消耗，提升膜分离效率。

研究内容：（1）构筑埃米级离子通道，实现离子快速、选择性和定向传递；（2）结合原位表征和理论模拟，揭示离子埃尺度限域传递机理；（3）拓展微孔框架材料制膜方法，精密构筑系列微孔框架离子膜，实现高效离子分离。

具体研究方向包括：

（1）微孔框架离子膜

（2）离子限域传质

（3）离子精准分离

代表性工作一：亚纳米离子通道的精密构筑及离子限域传质机理

利用金属有机框架构筑亚纳米限域通道，通过调控亚纳米离子通道构型、引入离子亲和位点、构建纳米-亚纳米异质结结构，实现了离子快速、选择性、定向传递；结合理论模拟，阐释了亚纳米离子限域传递新机制。（Nat Commun, 2019, 10, 2490；Adv Mater, 2020, 32, 2001777；J Am Chem Soc, 2020, 142, 9827-9833）

代表性工作二：金属有机框架离子膜的精密构筑

通过膜材料和膜制备工艺创新，拓展了MOF膜制备方法，实现了MOF离子膜的精密构筑。（J Membr Sci, 2021, 639, 119757；J Membr Sci, 2021, 635, 119475）

代表性工作三：自具离散框架的多孔有机笼膜的精密构筑

利用多孔有机笼CC3，构筑了具有多层次通道结构的离子分离膜，表现出很高的一价阳离子渗透速率（1.0 mol m⁻² h⁻¹）和低的二价阳离子透过率，实现了高的离子选择性，比如K⁺/Mg²⁺的选择性~1031，Na⁺/Mg²⁺的选择性~659，Li⁺/Mg²⁺的选择性~283。采用分子动力学模拟计算自由能面，揭示了离子在CC3离散框架通道中的传递轨迹，离子以不同水合状态经CC3窗口从外腔迁移到内腔，传递的能垒顺序为：K⁺<Na⁺<Li⁺<<Mg²⁺。

代表性工作四：自具亚2纳米通道的共价有机框架膜的精密构筑

通过界面生长策略构筑了具有一维垂直贯通孔道的超薄COF膜，基于离子与壁面氢键位点相互作用的差异，实现了高的离子选择性，其中K⁺/Mg²⁺的选择性~765，Na⁺/Mg²⁺的选择性~680，Li⁺/Mg²⁺的选择性~217。