近日，我院教授、城乡水资源与水环境全国重点实验室成员邵路团队杨晓彬副教授合成仿生催化自清洁水处理膜。相关研究以《荷叶仿生富氧空位催化清洁膜用于高效水净化》（Lotus-leaf-mimetic catalytic cleaning membranes with enriched oxygen vacancies for efficient water purification）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该成果为高效、低碳水处理膜材料的开发及广泛应用提供了新技术路线。
压力驱动分离膜是支撑能源—水体系可持续发展的关键技术，而膜污染问题长期制约着分离膜的实际应用，传统疏水聚合物膜在水处理过程中极易被有机污染物附着堵塞，导致通量下降、清洗频繁、运行成本居高不下，离线清洗方式还存在资源消耗大、环境影响明显等短板。
受天然荷叶微观多级结构与自清洁特性启发，团队创新采用温和两步界面构筑策略，先在疏水聚合物膜基底上构建HHTP-Co金属有机中间层，再以此介导二氧化锰可控矿化，将普通疏水膜转化为具备超亲水、水下超疏油与催化自清洁三重功能的新型膜材料。该仿生膜表面形成树莓状微纳结构，界面处构筑出类似荷叶纳微气室的动态水囊屏障，同时在异相矿化过程中衍生出大量氧空位，大幅提升膜的催化去污能力，在含油废水处理中表现出优异的抗污与原位再生性能。理论计算揭示了中间层与金属离子间的强配位作用机制，为同类仿生催化膜的设计与制备提供了理论支撑。该成果还提出了膜抗污染品质评估模型，改性膜的抗污染品质因数是对照组分离膜的24.8倍。改性膜在酸碱盐等复杂工况下仍保持较好的分离性能与结构完整性，可广泛应用于工业含油废水净化、市政污水处理、饮用水安全保障等多个领域。
仿生界面设计膜抗污屏障：（a、b）受荷叶启发，在聚合物膜上构建具有催化自清洁功能的界面抗污结构示意图;（c、d）荷叶表面扫描电镜照片；（e、f）经Co-HHTP介导MnO₂矿化的膜（M-C-M）表面扫描电镜照片；（g）M-C-M膜截面的元素面分布图；（h）该膜在乳液分离中打破了抗污性能与渗透通量之间的权衡限制。
哈工大为论文第一通讯单位。太阳成城集团tyc234cc杨晓彬副教授为论文第一作者，邵路教授和南非大学贝基·曼巴（Bhekie B. Mamba）院士、香港科技大学安京珍（Alicia Kyoungjin An）教授为论文共同通讯作者。环境学院马军院士，太阳成城集团tyc234cc博士生包鸿飞、王浩洋、李阳雪，硕士生高润靓、王欣雨等参与相关研究工作。
该研究工作获国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、城乡水资源与水环境全国重点实验室自主课题等资助。
论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-72088-2
杨晓彬，太阳成城集团tyc234cc高分子科学与工程系，副教授、博士生导师，先进无机纤维与复合材料全国重点实验室固定成员，入选2021年度国家博士后创新人才支持计划（首批会评选拔）。在水处理膜材料制备、界面功能调控、活化原子层沉积等方面取得了系列研究成果，已发表SCI文章56篇（H-Index=41），Google学术引用5160次；其中以第一/通讯作者在Nature Communications、Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)、Advanced Materials（封面文章）、Matter（Cell姊妹刊）、Science Bulletin、Journal of Membrane Science等权威期刊发表SCI论文30篇；参与撰写Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA出版的英文著作1章；授权发明专利4项。主持包括国家自然科学基金青年基金在内的项目5项；研究成果获黑龙江省自然科学二等奖1项（2021年）、黑龙江省高校科学技术一等奖1项（2021年，技术发明）；担任The 13th Conference of Aseanian Membrane Society（AMS13，第十三届亚太膜学会大会）分会主席、Nano-Micro Letters期刊青年编委等。
