原位生长超薄氮掺杂碳修饰中空多孔SrTiO3：CO2高效活化与载流子动力学调控新策略

本文创新性地通过界面聚合法构建了具有类蛋白质特性的可转化多肽纳米薄膜，其厚度仅10-13 nm、自由体积分数达36.6%，展现超高水通量（337 L m?2 h?1 bar?1）和精准分子筛分性能（选择性约20000）。该平台可转化为混合基质膜（MMMs）和金属有机框架（MOFs）膜，为水净化和溶质分离提供变革性解决方案。

　　

Highlight

我们开发了一种可转化的仿生蛋白样多肽纳米薄膜，用于多功能高效膜分离。与传统聚酰胺膜类似，该膜通过界面聚合具有高度可加工性和规模化生产潜力。得益于超薄特性（10-13 nm）、优异亲水性和36.6%的高自由体积，该膜展现出超高渗透性和精准分子选择性。更重要的是，这些纳米薄膜可通过原位生长转化为混合基质膜（MMMs），或通过连接体转化法制备金属有机框架（MOF）膜，实现多功能应用。

材料与化学品

杆菌肽（>60单位/mg）作为环状多肽（PP）与均苯三甲酰氯（TMC）在正己烷/水界面反应20分钟形成自支撑纳米薄膜（图1a）。该薄膜可完整转移至金属环上，证实其优异的机械性能和可加工性（附图S3）。

界面聚合制备多肽纳米薄膜

通过Schotten-Baumann反应，多肽的氨基与TMC的酰氯基团在界面快速交联。杆菌肽的三维扭曲结构和丰富支链（含氨基/羟基/羧基/咪唑基）赋予薄膜均匀的0.6 nm纳米孔道和超高亲水性，其水通量达到商业纳滤膜的33倍（337 L m^?2 h^?1 bar^?1），对溶质分离选择性高达20000。

结论

这种可转化仿生平台将蛋白质通道的精准选择性与工业化膜制备工艺相结合，通过多肽的强螯合效应，可简易转化为含锌羟基硝酸盐（ZHN）的MMMs或沸石咪唑酯框架-8（ZIF-8）膜，为下一代分离膜设计提供了全新范式。