共沸体系脱水是化工、制药及生物质炼制等过程中的关键分离步骤。传统精馏过程受气液平衡限制，往往伴随着高能耗与复杂流程。膜基渗透汽化技术因其低能耗特征被认为是极具潜力的替代方案，但如何同时实现膜结构致密性与分子尺度精准筛分，仍是该领域长期面临的核心挑战。针对上述问题，我组受自然界生物矿化过程启发，提出了一种仿生矿化（Biomineralization-Inspired Mineralization, BIM）策略，用于MOF膜在微米、纳米及分子尺度上的协同结构设计。研究中，以易于致密生长的CuBTC膜作为模板，通过Fe³⁺诱导实现向MIL-100膜的原位结构转化。在转化过程中，模板表面的结构单元诱导MIL-100纳米晶逐点成核并有序组装，从而形成连续致密、无缺陷的膜结构。同时，模板“半牺牲”与“自保留”之间的动态竞争形成了独特的“ship-in-bottle”分级结构，其中被包覆的CuBTC纳米团簇有效收缩MIL-100孔笼尺寸，实现了对水分子与有机分子的精准筛分。所得MIL-100膜在多种共沸体系中均表现出优异脱水性能。其中，在90 wt%乙醇/水体系中，膜的水/乙醇分离因子达到3200，总通量达到2.58 kg m^-1 h^-1，显著优于现有先进MOF膜。此外，该膜还表现出优异的长期稳定性及复杂体系适应能力。本研究为高性能晶态多孔膜材料的理性设计提供了新的仿生构筑思路。

文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.5c21467