近日，金宝搏app登录入口生物质化学工程与机能材料团队在纤维素膜领域取得重要进展。团队提出利用配位键代替氢键重构纤维素膜的策略，突破了再生纤维素膜用于有机溶剂纳滤膜过程中的分离精度瓶颈。相关研究成果以“Coordination-reconstructed cellulose membranes for precise molecular separation”为题发表于膜领域国际权威期刊Journal of Membrane Science（中科院一区Top期刊，影响因子IF=9.0）。论文第一作者为材料工程学院游昕达副教授与2021级硕士生宋子凡，通讯作者为游昕达副教授、林建德副教授与黄彪教授。金宝搏app登录入口材料工程学院为第一作者单位及唯一通讯作者单位。化学工程与工艺专业本科生吴玉祥亦参与核心实验工作。

  基于有机溶剂纳滤技术的分子筛分被广泛用于有机溶剂提纯和回收有机溶剂，对于化工、制药、食品等行业的可持续发展至关重要。天然纤维素具有发达氢键网络，在多数有机溶剂中难以溶解，被认为是绿色耐溶剂纳滤膜的潜在候选。然而，纤维素膜（Cellulose membranes, CMs）羟基间的丰富氢键网络也阻碍了其结构设计与孔结构精密调控，严重制约其筛分精度，溶质截留率普遍较低。

受铜氨纤维制备原理启发，团队提出用金属有机配位取代部分氢键而得到的配位重构纤维素膜（Coordination-reconstructed cellulose membranes, CRCMs）。首先将CMs浸入碱性铜溶液中破坏羟基之间的氢键，并在纤维素网络中建立羟基-Cu²⁺配位网络。通过改变CRCMs中的Cu²⁺含量能够精确调节孔径大小，从而获得优于现有纤维素基膜的优越选择渗透性。此外，Cu²⁺配位还增强了链内相互作用，使CRCMs的机械强度提高，抗溶胀性能增强近十倍，且在乙醇中的耐压性能可以达到 20 bar。优化后的CRCM-Cu²⁺-72在超过2800分钟的错流纳滤过程中，渗透选择性保持稳定，且对于多组分有机混合物的溶质截留率高达99.9%，在复杂有机物分离方面展现出优异的耐久性和适应性。本工作所提出的纤维素膜重构策略可以为生物质基纳滤膜的分子工程设计与开发开辟新途径。

图1.再生纤维素膜的配位重构原理与分离过程示意

本研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金青年项目、福建省自然科学基金优青项目和金宝搏app登录入口杰出青年科研人才项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.memsci.2025.125020