水資源再利用是緩解全球水資源壓力和應對(duì)淡水短缺問題的關鍵策略。將(jiāng)膜、過(guò)濾過(guò)程與異相高級氧化過(guò)程耦合制備催化膜，提供了具有高效、選擇性、連續性的污水治理新途徑。膜孔納米限域效應可提升催化反應熱力學(xué)和動力學(xué)，并促進(jìn)孔通道(dào)内反應物的傳質過(guò)程，對(duì)實現污染物的即時催化降解具有重要意義。然而，最優的膜孔空間限域尺度無法确定，納米級限域通道(dào)可能(néng)導緻催化膜滲透性和催化降解性能(néng)之間的trade-off。而且孔中反應物連續的擴散-反應過(guò)程使得催化降解效率與時間和空間密切相關，但目前膜孔時空限域效應對(duì)催化膜性能(néng)的影響尚未明确。同時，催化膜的構效關系模糊，未形成(chéng)針對(duì)具體應用的催化膜設計标準，阻礙了催化膜的實際工程應用。因此，全面(miàn)了解用于水治理的催化膜的組成(chéng)、制備、限域機理并提出定向(xiàng)設計準則至關重要。

近日，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所先進(jìn)功能(néng)膜團隊劉富研究員、盧娜博士基于用于水治理的催化膜的長(cháng)期研究，受邀在國(guó)際知名期刊Advanced Materials上發(fā)表題爲“Tempospatially Confined Catalytic Membranes for Advanced Water Remediation”的綜述文章（Adv. Mater. 2024, DOI: 10.1002/adma.202311419）。

本綜述批判性地回顧了用于水治理的催化膜的研究進(jìn)展，并提出了時空限域催化膜的設計流程；重點介紹了納米限域效應、界面(miàn)效應和動力學(xué)傳質等時空限域機制，明确了其在催化膜構築和性能(néng)優化中的作用。本文還(hái)根據催化劑和孔徑的匹配，總結了催化膜的制備方法，并對(duì)催化膜的應用和性能(néng)評價方式進(jìn)行了綜述，對(duì)催化膜的未來發(fā)展方向(xiàng)進(jìn)行了展望。

上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（52373112）、中國(guó)科學(xué)院重大挑戰國(guó)際合作項目（No.181GJHZ2022038GC）、甯波國(guó)際研發(fā)合作項目（No.2023H001）、浙江省傑出青年基金（LR20E030002）、浙江省高層次人才計劃專項（ZJWR0108020）的支持。

圖1 系統綜述催化膜材料、活性氧生成(chéng)、時空限域、制備技術和應用

圖2 基于時空限域效應的催化膜設計流程

（高分子與複合材料實驗室  盧娜）