2025年10月2日，本团队在《Separation and Purification Technology》（影响因子=9.0）上在线发表了题为“Constructing ion transport channels and modulating interfacial microenvironments to achieve high-performing membrane electrode assembly for electrocatalytic CO₂ reduction”的研究成果。上述成果由西南科技大学材料与化学学院、生物质材料教育部工程研究中心、中国科学技术大学化学与材料科学学院等单位合作完成。

开发可应用于电催化CO2还原的高性能离子交换膜对于实现碳资源高效利用至关重要。本研究采用接枝策略，通过将疏水性侧链1-(6-碘己基)-1-甲基哌啶（BrP）和亲水性侧链1-(2-(2-(2-碘乙氧基)乙氧基)乙基)-甲基哌啶（ClOP）同时功能化到聚苯并咪唑主链上，成功构建了微相分离结构，并调控了三相催化界面的微环境。通过ATR-FTIR、1H NMR和XPS表征证实了季铵化阴离子交换膜的成功制备。AFM和SAXS表征进一步揭示了膜亲水-疏水相分离结构的形成。与商业化FAA-3-PK-130膜相比，优化后的OPBI-O-33%膜（ClOP/BrP=1:2）表现出更优的性能：具有更高的氢氧根电导率（80 °C时为114.98 mS cm^⁻1）、更低的溶胀率（6.91%）以及优的断裂伸长率（121.98%）。将OPBI-O-33%膜集成到膜电极组件中时，展现出卓越的电催化CO₂还原性能，在4.0 V下电流密度达到157.8 mA cm^-2。此外，在120 mA cm^-2的恒定电流密度下进行48 h长期稳定性测试中，CO法拉第效率始终维持在约91%，且平均电压衰减率极低，仅为2.7 mV h^-1。该分子工程策略为设计具有精确调控的微相分离结构和可控三相界面微环境的高性能阴离子交换膜提供了新思路，为提升膜电极反应器的电催化CO₂还原性能提供了一种创新解决方案。

本工作得到了国家自然科学基金、四川省科技计划、中央引导地方科技发展基金、中国科学技术大学-西南科技大学对口合作与发展联合基金等项目的支持。

Ling Gao, Hongyan Yang, Xueling Liu, Jinchao Li*, Liang Chen, Qin Chen, Xiaolin Ge, Yaping Zhang*, Constructing ion transport channels and modulating interfacial microenvironments to achieve high-performing membrane electrode assembly for electrocatalytic CO₂ reduction, Separation and Purification Technology 380 (2026) 135479.