文獻信息：Chen Y, Zhang T, Kang Z, et al. Realizing precise ion separation in polyamide nanofiltration membranes via stage control reactions [J]. Science Advances, 2025, 11(35): eady9938.
1. 研究背景 納濾（NF）膜在水處理、資源回收（如鹽湖提鋰）等領域具有重要應用。傳統的薄層復合聚酰胺（TFC PA）膜在界面聚合（IP）過程中存在單體反應難以調控、結構單一等問題，導致“滲透性-選擇性”之間的權衡效應。盡管已有多種方法（如引入中間層、添加劑、后處理等）嘗試優化膜結構，由于單體反應活性和擴散能力的差異，難以實現對反應順序和相對含量的精確控制，從而限制了膜結構的精細調控與分離性能的進一步提升。

2. 創新點 本研究借鑒無機化學中"均勻沉淀"調控的理念，利用第一單體在反應過程中原位生成的 H+作為觸發劑，實現了第二單體的受控釋放，從而實現了雙水相單體反應順序與相對量的精確調控，有效突破了傳統NF膜通量與選擇性的權衡限制。該策略制備的膜表現出優異的滲透性，并能夠在超高鹽濃度環境（Mg/Li = 50，20,000 ppm）下實現高效離子分離。

3. 實驗設計 本研究通過烯胺反應將哌嗪（PIP）單體預先固定在氧化葡聚糖納米顆粒（ODNPs）上，并利用聚乙烯亞胺（PEI）與 均苯三甲酰氯（TMC） 反應過程中原位生成的 H+ 觸發 PIP 的釋放，從而實現雙水相單體反應順序與比例的可控調節。在此基礎上，研究者制備了階段調控膜，并設置了包括直接混合雙單體膜和單一單體膜在內的多組對照樣品，用以明確該策略對膜結構與性能的影響。隨后，通過 FTIR、UV、XPS、TOF–SIMS、SEM、AFM 等多種手段，對膜的化學結構、表面形貌、孔徑分布、自由體積和電荷特性進行了系統表征，揭示階段調控策略對膜微觀結構精細構筑的作用機制。

4. 實驗結果

4.1 單體反應行為的階段控制過程 通過利用 pH 值誘導的烯胺可逆反應，實現了對 PEI 和 PIP 兩種單體在界面聚合過程中的反應順序與相對反應量的精確調控。首先，PIP 單體在堿性條件下與富含醛基的ODNPs發生烯胺反應（圖A,B），避免了 ODNPs 上的醛基與 PEI 的氨基反應形成大的聚集體。隨后加入 PEI 單體，當 IP 反應開始時，PEI 優先與 TMC 反應并釋放 H+ ，隨溶液 pH 下降，觸發烯胺結構的可逆降解（圖C），進而釋放出 PIP 單體。而 PEI 則通過與 ODNPs 形成席夫堿聚合物被固定（圖D）。通過紫外光譜、FTIR、XPS 以及原位 pH 監測等多種表征手段，證實了烯胺的可逆性及反應階段的有效調控。對比結果表明，SRM（分級調控） 膜中 PIP 組分主導分離層結構，PEI 主要分布在底部（圖E）而 DMM（直接混合） 膜則表現出無序混合分布。進一步通過與 NF-PIP 和 NF-PEI 的對比表征發現，SRM 的性能更接近 NF-PIP，說明 PIP 是 IP 后期的主導反應單體；而 DMM 中 PEI 過量，性質更接近 NF-PEI，從而驗證了分階段反應調控的有效性和結構差異性。