微孔聚合物的特征是形状持久的自由体积元素（FVEs），当用作化学分离、水净化、燃料电池和电池的膜时，这些元素会被小分子和离子渗透。由于难以获得具有足够多样性的聚合物以对FVEs特性进行筛选，因此鉴定具有分析物特异性的FVEs仍然是一个挑战。

　　近日，美国劳伦斯伯克利国家实验室Brett A. Helms研究团队报道了一种面向多样性的微孔聚合物膜（PIMs）合成策略，以识别可作为锂离子（Li⁺）溶剂笼的FVEs候选材料。相关成果“Diversity-oriented synthesis of polymer membranes with ion solvation cages”近日发表在《自然》期刊上（Nature, 2021, 592, 225-231, DOI: 10.1038/s41586-021-03377-7）。

　　研究人员通过Mannich反应使双邻苯二酚单体多样化，以在FVEs中引入Li⁺配位官能团，包括将FVEs连接到不同孔结构中的拓扑增强聚合反应以及几种使孔几何形状和介电性质多样化的聚合反应。

　　实验结果显示，与不具有FVEs特异性的对照膜相比，具有离子化溶剂笼的候选PIMs膜表现出更高的离子电导率和更高的阳离子转移数，从而可以克服常规的膜渗透性和离子迁移选择性的局限性。这些优势与以下因素有关：当保持笼存在时，电解液中Li⁺的分配增强，阴离子在孔内的扩散屏障增强，与大块电解液相比，网格限制了Li⁺配位数，从而降低了工作离子的有效质量。

　　作者表示，这种膜有望作为高压锂金属电池中稳定阳极的中间层。

　　（综合纳米人、研之成理报道）