利用膜技術替代或與能源密集型低溫蒸餾相結合，可實現乙烯/乙烷混合物的精確分離，這是一項極其重要而又極具挑戰性的任務。受層次結構和促進天然氣運輸的生物膜的啟發，通過固定銀離子載體和將離子液體浸漬在氧化石墨烯層壓板的二維納米通道內，探索出了高度選擇性的乙烯/乙烷分離膜，這些納米通道可在平面內滲透乙烯，并可促進平面間的乙烯傳遞建立出大量的乙烯納米通道。借助分子篩和載體輔助運輸的協同作用，實現了高乙烯透過率(72.5 GPU)和超高乙烯/乙烷選擇性(215)的結合，其性能優于目前報道的先進膜。此外，分子動力學模擬證明了有利的膜納米結構可用于乙烯分子的快速和選擇性運輸。這種生物啟發的方法具有雙重傳輸機制，為精密高性能膜的設計開辟了新的途徑。
Figure 1 a)銀/氧化石墨烯膜的制備工藝。b)模擬生物蛋白納米通道的分子篩分和載體輔助運輸的雙重運輸機制。c)原始GO納米片的TEM圖。d) Ag/IL-GO復合材料的TEM圖。e) GO膜與IL (PAN)的接觸角。f)無PVDF支撐的Ag/IL-GO膜的照片。
Figure 2 a,b)GO膜的FE-SEM表面和橫截面圖。c,d) IL含量為18wt %的Ag/IL-GO膜的FE-SEM表面和橫截面圖。e,f) GO和Ag/IL-GO膜的三維表面AFM圖。g)利用nm級XRD光譜分析膜中二維通道的平均層間高度。h) GO、IL-GO和Ag/IL-GO膜的拉曼光譜。
Figure 3 a) IL、GO、IL-GO和Ag/IL-GO膜的ATR-FTIR光譜。b) IL-陽離子、NO
3−和銀離子沿GO納米通道寬度方向的空間分布。c) GO納米通道中陽離子、陰離子和陰離子結構的徑向分布函數。d)原子-原子對關聯的徑向分布函數。e1-e4) GO納米片內載載體和IL的納米結構，其中灰色、白色、紅色、藍色和蒂芙尼藍色分別代表碳原子、氫原子、氧原子、氮原子和銀原子。f)用XPS光譜驗證高載流子活性。
Figure 4 a)基于EIMN的純氣體(H
2, CO
2, N
2, CH
4)和混合氣體(C
2H
4/C
2H
6 )通過膜的氣體透過率。b)對應的H
2/N
2、H
2/CH
4、CO
2/N
2、CO
2/CH
4的理想氣體選擇性，以及C
2H
4/C
2H
6的混合氣體選擇性。c) 2010-2019年不同類型膜對C
2H
4/C
2H
6分離性能的比較。d) IL含量為33%的Ag/IL-GO膜分離的C
2H
4/C
2H
6的長期穩定性。
相關研究成果于2019年由天津大學Zhongyi Jiang課題組，發表在Adv. Funct. Mater. ( https://doi.org/10.1002/adfm.201905229)上。原文：Bioinspired Graphene Oxide Membranes with Dual Transport Mechanisms for Precise Molecular Separation
