葫芦脲制成的“分子筛”阴离子传导膜

本文介绍了一种突破性的阴离子导电膜（ACM）设计策略。传统制备纳米多孔膜的方法（如基于固有微孔聚合物或共价/金属有机框架的孔道构建）常面临结构难控制、材料易碎或合成复杂等问题。本研究另辟蹊径，采用超分子自组装方法——将刚性大环分子葫芦[7]脲（CB7）与带正电的聚合物“季铵化聚哌啶联苯”（QPPT）共同组装，成功构建出尺寸均一、可动态响应的纳米级离子通道。这种自下而上的设计不仅赋予膜优异的机械强度和耐碱/耐酸稳定性，更关键的是：CB7与QPPT之间可逆的主-客体相互作用，使纳米孔道在皮秒时间尺度和埃米空间尺度上持续轻微波动，营造出一种“瞬态柔性环境”。这种环境极大降低了氢氧根离子（OH⁻）迁移的阻力，使其能通过高效的“格罗图斯机制”（Grotthuss mechanism，即质子/氢氧根沿水链快速跃迁）实现超快传输，从而显著提升离子电导率。实验证明，该膜在碱性水电解器中表现出优异性能：在纯水直接进料条件下稳定运行，能耗更低、产氢纯度更高、寿命更长。这项工作为设计高性能电化学器件（如电解槽、燃料电池、二氧化碳捕集装置）提供了新思路和实用新材料。