 Click to Subscribe and Follow           第一作者：张昊；通讯作者：李兴亚教授，徐铜文教授（中国科学技术大学），张西旺教授（昆士兰大学）；通讯单位：昆士兰大学，中国科学技术大学；原文链接：doi.org/10.1038/s41467-025-58409-x 全文速览 二硫化钼（MoS2）作为一种类石墨烯的二维材料广泛用于制备层状二维膜，但其通道的构建主要依赖外来的水分子或离子作为插层剂，存在不稳定性，限制了其实际应用。近日，澳大利亚昆士兰大学张西旺院士团队联合中国科学技术大学李兴亚/徐铜文团队在Nature Communications发表研究成果，题为“Multifunctional intercalants create stable subnanochannels in MoS2 membranes for wastewater treatment”。该研究选择一种基于季铵类聚合物的插层剂用于MoS2膜的非共价改性，揭示了其多元角色：（1）支撑层间以阻碍堆叠，并限定通道尺寸至约5 Å；（2）调控层间电荷，将通道环境由负电转变为正电且电荷密度可调，从而调控离子传输；（3）稳定通道尺寸和化学环境，通过季铵位点和富电子MoS2晶面的强相互作用锁定通道。得益于这一设计，优化后的MoS2膜在各种水溶液条件下（如1 M H2SO4）都表现出层间尺寸和化学环境的稳定性，在错流过滤酸性重金属废水的实验中，该膜不仅展现出高水通量和对重金属离子的高截留率，还保持了长期稳定运行。该研究不仅突破了二维膜在严苛环境下稳定性不足的瓶颈，也为二维膜的功能化设计提供了新的思路。 图文精读  Fig. 1 | MoS2-PDDA膜的制备及形貌表征.  Fig. 2 | MoS2-PDDA膜的层间通道尺寸及其在不同环境下的稳定性.  Fig. 3 | MoS2-PDDA膜层间通道的化学环境.  Fig. 4 | 水和离子的传输特性、废水处理性能以及操作稳定性. 研究结论 综上所述，本研究通过多功能季铵类聚合物插层剂实现了MoS2膜层间通道的稳定化与功能化，突破了二维膜在苛刻环境下易失稳的瓶颈，展现出优异的耐酸性与分离性能。该策略不仅证明了非共价多功能插层的有效性，也揭示了“支撑—调控—稳定”三位一体的作用机制。展望未来，这一方法有望拓展至其他二维材料体系，并为酸性废水治理、资源回收和极端环境分离提供新的解决思路，推动二维膜从实验室走向实际应用。 论文信息 Cite this article： Zhang, H., Yong, M., Hu, T. et al. Multifunctional intercalants create stable subnanochannels in MoS2 membranes for wastewater treatment. Nat Commun, 16, 8353 (2025).https://doi.org/10.1038/s41467-025-58409-x  点击左下角“阅读原文”，查看该论文原文。 END   Two-Carbon Catalysis |
