Nat Commun：平衡多孔MXene纳米片膜的面内孔和层间通道，实现可扩展的氢气纯化

Nanoyu

2025-11-16

二维 (2D) 纳米片膜由于其原子厚度而表现出有前景的 H2 净化效果。然而，二维膜中面内孔隙和层间距之间的协同相互作用对气体传输的影响从未被研究过。

在这里，华南理工大学Yanying Wei，天津大学Kai-Ge Zhou，华东理工大学Sheng Dai，清华大学Haihui Wang设计了具有人工可控面内孔的多孔 MXene 纳米片，以构建具有精确层间距的膜，平衡两种类型的通道，以实现 H2/CO2 分离。

文章要点

1）与无孔 MXene 纳米片膜 (419 GPU) 相比，优化的多孔 MXene 纳米片膜的 H2 渗透性 (1335 GPU) 提高了三倍，且 H2/CO2 选择性相当 (118)。

2）理论和实验表明，较大的面内孔隙提供了快速的传质通道，增强了氢气的渗透性，而较小的层间距作为有效的筛分通道控制着选择性。

3）拉曼图可视化了 H2 通过面内孔隙的传输。米级膜的制造凸显了工业可行性。

这项工作建立了用于分离、吸附和催化的高性能二维纳米片膜的通用设计原则。

参考文献

Wang, Y., Shi, Z., Luo, M. et al. Balancing in-plane pores and interlayer channels of porous MXene nanosheet membranes for scalable hydrogen purification. Nat Commun 16, 10005 (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-64942-6

https://doi.org/10.1038/s41467-025-64942-6