先进分离膜可实现低碳水处理和可持续的能源-水系统。其中，具有高分离效率及渗透性的超微滤膜在饮用水净化、工业废水处理与回用和海水预处理领域广泛应用。然而，分离膜及集成模块易受到污染物侵袭和液压冲击，影响膜组件和设备的分离效率和持久运行。膜表/界面改性（涂敷、接枝、层层自组装等）可以通过构建功能性防污层来缓解这一问题，但仍然存在涂层稳定性差和难以扩大规模等局限性。共混改性可以通过加入添加剂（亲水添加剂、纳米颗粒和两性离子聚合物）来提高分离膜性能，但容易出现团聚现象。因此，合成兼具优异耐受性和抗污染能力的高效水处理膜挑战性极高！

  针对上述难题，哈尔滨工业大学邵路教授团队受自然界生物矿化过程的启发，提出了一种异相界面工程，利用原位耦合功能化策略在两相（溶剂相/非溶剂相）界面调控分离膜的矿化过程，合成具有优异抗污染性能和超强耐用的矿化膜（图1）。矿化膜表现出优异的抗污染性能（通量恢复率可达99%）和模量（与对照样相比提高4.1倍）。该研究提出的异相界面工程为一步制备仿生矿化功能材料提供了一种简单、温和的方法。

  相关研究成果以“异相界面工程制备超强仿生矿化膜”（Ultrarobust biomimetic mineralized membranes via heterophase interface engineering）为题发表在Matter上。

图1、超强仿生矿化膜合成制备示意图

  该工作使用单宁酸作为其中一种有机质调控界面矿化过程用于制备超强和优异抗污染性能的矿化膜。矿化膜在多次循环过滤过程中仍能保持优异的抗污染性能。通过分子动力学模拟分析了两相界面处的矿化机制，凝固浴（非溶剂相）中的单宁酸和磷酸根与铸膜液（溶剂相）中的铜离子同时向两相界面处移动，在界面处金属离子作为矿化的成核位点，与磷酸根结合形成矿物，单宁酸与金属离子螯合并进一步调控矿化过程，得到有机-无机矿化功能层（图2）。此外，通过改变有机质和金属离子的种类，可以得到具有不同功能（催化降解，光热转化）的矿化膜。本研究提出的异相界面工程有望在催化和太阳能海水淡化领域有广阔的应用前景。

图2、异相界面工程的分子动力学模拟分析图及仿生矿化膜表面形貌

  哈工大为论文第一通讯单位，哈工大博士生李阳雪为论文第一作者，哈尔滨工业大学杨晓彬副教授、姜旭博士、邵路教授等为共同通讯作者，本工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和中央高效基本科研业务费等项目资助。

  论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238525004655

  邵路教授主页：http://homepage.hit.edu.cn/shaolu?lang=zh

  邵路教授团队长年招收优秀生源“快速响应”博士生，随时申报，每月进行一批！具体要求见：https://yzb.hit.edu.cn/2025/0624/c8824a372648/page.htm

  同时，每年秋（当年9月）、春（次年3月）招收下一年度常规博士申请-考核报考学生（化学工程与技术、海洋科学与技术、环境科学与技术三个学科可招）。

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