离子交换薄膜是一种部分渗透薄膜材料，能够对阳离子或阴离子进行选择性的输送，离子交换膜在脱盐、废水处理、能源转化与存储等领域具有广泛应用。聚（芳基哌啶鎓）（Poly(aryl piperidinium)）膜材料是具有前景的下一代阴离子交换膜，这种膜材料具有非常高的化学稳定性，但是离子导电性仍需要进一步改善。

有鉴于此，中国科学技术大学徐铜文教授、葛晓琳研究员等设计枝状的微孔聚（芳基哌啶鎓）膜，这种膜具有超高的Cl^-导电性（120 mS cm^-1, 80 ℃），优异的机械稳定性和化学稳定性以及溶剂处理能力。

本文要点

(1)

这种枝状聚（芳基哌啶鎓）膜的关键设计是使用立体结构扭曲的螺双芴单体分子控制枝状分子链的拓扑结构和方向，从而能够在刚性和柔性之间均衡。松散的分子链结构能够降低离子分解和扩散的能垒，而且能够通过胶体方法处理得到大面积的膜材料。

(2)

将这种膜应用于氧化还原流动相电池，能够在400 mA cm^-2电流密度得到破纪录的性能。这项研究发展了一种高性能膜材料，为可持续发展提供帮助和支持。

参考文献

Zhang, H., Xu, W., Song, W. et al. High-performance spiro-branched polymeric membranes for sustainability applications. Nat Sustain (2024). 

DOI: 10.1038/s41893-024-01364-0

https://www.nature.com/articles/s41893-024-01364-0