研究背景：
精准纳滤在盐湖提锂、地表水与地下水深度处理、工业废水回用以及目标离子/污染物选择性分离中具有重要应用前景。然而，在复杂水体中，许多溶质具有相近的尺寸、水合半径和化学性质，仅依靠传统尺寸筛分或表面电荷调控，往往难以实现高通量与高选择性的协同提升。聚酰胺纳滤膜的分离性能不仅取决于表面电荷和平均孔径，还受到膜内部孔结构、电荷分布及水合微环境的共同影响。传统界面聚合方法虽然可调控膜的整体结构，但由于聚酰胺层形成过程快速且不均一，难以精确调节膜厚度方向上的孔道与电荷分布。现有二次改性策略多停留在膜表面，改性分子难以深入聚酰胺网络内部，限制了膜内部传质环境的可控构筑。
学院2023级博士生李志颖基于该研究背景，提出动力学控制的二次接枝策略，将传统表面改性转化为受反应–扩散竞争调控的空间编程过程。通过设计具有不同反应活性和扩散能力的双（氨甲基）吡啶鎓盐（BAMP）异构体，实现功能基团在聚酰胺层表面或内部的定向接枝，从而精准调控膜的电荷分布、孔结构和水合环境，为盐湖提锂、染料废水脱盐及复杂水体处理提供高性能纳滤膜设计新思路。这一工作已发表在Environmental Science & Technology（2026）。
第一作者：李志颖
通讯作者：赵阳莹 副教授
通讯单位：厦门大学环境与生态学院
论文DOI：https://doi.org/10.1021/acs.est.6c03988
摘要如下：
精准纳滤需要在几十纳米厚的聚酰胺活性层内同时调控电荷分布、孔结构和水合环境，但传统后改性多局限于膜表面，难以实现膜内部传质环境的精准构筑。本研究提出动力学控制的二次接枝策略，将接枝过程转化为受反应–扩散竞争调控的空间编程过程。通过设计具有不同反应活性和扩散能力的BAMP异构体，实现功能基团在聚酰胺膜表面或内部的定向分布。其中，高反应活性的 O-BAMP 主要在膜表面快速接枝，增强表面正电荷并优化孔径分布，使 Li+/Mg2+ 选择性达到 67.4；而高扩散性的 P-BAMP 可深入膜内部接枝，增加有效自由体积，使水渗透性达到 51.8 LMH/bar，并表现出优异的盐/染料分离、抗污染和抗菌性能。该研究为精准调控纳滤膜内部传质环境提供了新思路。
图文摘要
主要结论：
（1）本研究提出了“动力学控制二次接枝”的膜结构调控策略，将传统表面后改性过程转化为受反应–扩散竞争支配的空间编程过程。通过调控 BAMP 异构体的分子构型、反应活性和扩散能力，可实现功能基团在聚酰胺选择层中不同深度位置的定向接枝。
图1. BAMP 异构体反应–扩散行为调控聚酰胺膜内功能基团的选择性接枝机制
（2）不同 BAMP 异构体的反应–扩散行为进一步转化为差异化膜性能：O-BAMP 表面接枝可增强正电荷并收窄孔径分布，使 PEI-O 膜实现高 Li+/Mg2+ 选择性（67.4）；P-BAMP 内部接枝可增加有效自由体积，使 PEI-P 膜兼具高水渗透性、盐/染料分离性能及抗污染、抗菌能力。
图2. BAMP 异构体选择性接枝对聚酰胺纳滤膜分离性能的影响
（3）通过 DFT、MD、XPS、Zeta 电位测试和 Damköhler 数模型建立了从分子性质到膜结构再到分离性能的跨尺度关联。结果表明，功能分子的反应活性和扩散能力并非单独发挥作用，而是共同决定接枝深度、电荷分布、孔结构和水合环境，最终影响纳滤膜的传质行为和应用性能。
图3. 基于 Damköhler 数的 BAMP 异构体反应–扩散调控机制及膜结构–性能关系
写在最后：
接枝深浅由动力，
孔荷协同入膜间。
反应扩散控结构，
精准纳滤启新篇。
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