近日，材料與能源學院張亞剛教授團隊指導本科生在中國科學院一區TOP期刊 Journal of Colloid And Interface Science 上發表了題為“Solvation enabled highly efficient gradient assembly creates robust metal–phenolic coatings”的研究論文，報道了全新的金屬-多酚涂層的溶劑調節策略，并首次揭示了梯度組裝過程的分子機制。電子科技大學本科生馬瑋為論文第一作者，電子科技大學張亞剛教授、趙攀峰研究員和清華大學危巖教授為共同通訊作者。電子科技大學材料與能源學院為第一通訊單位。

金屬-多酚網絡（MPNs）是一類基于金屬配體和多酚配位組裝形成的超分子材料，近年在生物醫藥、分離純化、環境修復和催化等領域受到廣泛關注。盡管已取得了諸多進展，但高效快速構筑厚的、牢固的MPN涂層，實現對多種苛刻環境（如酸性、堿性、高鹽等）的耐受，仍充滿挑戰，鮮見報道。即如何實現長得快，長得厚，長得牢是需要解決的關鍵問題。

為此，張亞剛團隊提出了通過溶劑（水/乙二醇）調節抑制前驅體自聚集的策略，并通過調控MPN涂層組裝的動力學過程，在多種基底（不銹鋼網、泡沫鎳、棉花、碳紙、混合纖維素酯濾膜等）上構筑了厚的（可達1.5 μm）、牢固的MPN涂層。通過抑制前驅體的自聚集，并調節多酚間的多種相互作用，組裝底物聚集、沉淀、析出與持續界面組裝的精細平衡在充分分散的溶液-組裝系統建立了金屬-多酚高效組裝的方法。研究還首次揭示了金屬-多酚梯度組裝過程的分子機制。多酚和金屬離子的梯度組裝在橫向和縱向尺度上形成了充分交聯的網絡，使涂層耐受多種苛刻環境（超聲、水沖刷、強酸、強堿和高濃度鹽溶液）。

研究發現，采用溶劑調節的策略，通過簡單基底浸漬和干燥即可制備出高性能油水分離膜。以不銹鋼網為基底所制的分離膜同時具備高油截留壓強（2.0 kPa，300目不銹鋼網，下同）和高水通量（2.59 × 105 L m-2h-1）。分離性能在各種苛刻環境下（pH 1–11的溶液、多種高濃度鹽溶液中浸漬，超聲處理，保存一年）能穩定保持。抗油污性能突出。

這項研究為金屬-多酚界面組裝提供全新的見解和方法。

圖1.金屬-多酚界面組裝的溶劑調節策略（左上）、金屬-多酚涂層的梯度組裝結構（左下）、和油水分離膜（300目）對正己烷的截留效果示意圖（右）。

張亞剛教授團隊長期聚焦功能導向的分子識別與組裝，開展面向能源、環境和大健康的新型功能和復合材料設計，生物基新型功能材料的創制，部分研究成果得到產業化應用，先后獲省部級科技進步一等獎2項，二等獎3項。

該工作得到了四川省科技廳重點研發計劃面上項目（2023YFG0222）、電子科技大學杰出人才啟動經費（A1098 5310 2360 1208）、材料與能源學院“啟蒙”計劃、電子科技大學一年級新生課外創新實踐項目計劃等支持。