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本论文针对目前已开发的有机溶剂纳滤膜通量偏低（＜10 L m-2 h-1 bar-1）及分子传递机理不明晰的问题,提出了通过膜内通道微结构调控以强化分子传递特性的策略,并深入研究通道化学环境对分子传递行为的影响机制,揭示分子在限域空间内的传递机理。首先,基于小尺寸（2-5 nm）量子点（QD）调控高分子膜与二维层状膜通道的化学环境,高效强化溶剂分子的传递特性;其次,针对分子在层状膜纳米通道中快速传递的现象,深入研究分子在限域纳米通道中的传递机理,并建立传递速率方程;最后,基于基础理论研究指导面向混合溶剂分离用层状膜的设计与制备,初步探索层状膜在混合溶剂分离领域的应用。具体研究工作概述如下:（1）高分子复合纳滤膜通道化学环境调控以强化分子传递特性:两亲性量子点（GQD1,同时含亲水和疏水纳米区域）通过界面聚合法交联生成聚酰胺薄膜,由于GQD1独特的两亲性特征,在聚合过程中生成纳米颗粒堆积结构的薄膜,颗粒与颗粒间形成尺寸约为1.4 nm的纳米孔,为溶剂分子的传递提供低阻力扩散通道,同时量子点上亲水与疏水的纳米区域分别促进极性与非极性分子向通道内溶解,通过此协同作用强化高分子纳滤膜对溶剂分子的传递特性。相比于利用单纯的亲水（PQD）和疏水量子点（GQD3）所制备的薄膜,GQD1所制备的薄膜同时对极性和非极性溶剂分子同时具有快速传递能力,如正己烷和乙腈的通量分别达到 42.2 和 46.9 L m-2 h-1 bar-1。（2）二维层状膜纳米通道化学环境调控以强化分子传递特性:将GQD和PQD以共价键结合的方式分别引入氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（RGO）层状膜通道内,形成层状复合膜:GQD@GO和PQD@RGO。疏水性GQD的引入,能够在亲水性GO膜表面与纳米通道中构建疏水性纳米区域,有效促进膜对非极性溶剂分子的吸附和溶解,降低其进入纳米通道的能垒,同时拓宽的层间距利于分子快速扩散。相对于GO膜来说,GQD@GO复合膜对极性和非极性溶剂通量都得到了明显提升,其中正己烷和甲醇通量分别提升了 31倍和6倍,达到85.4和146.7 L m-2 h-1 bar1。同样,将亲水性PQD引入疏水性RGO膜通道内显著提高膜对极性溶剂分子的亲和性,进而提高其通量。此外,量子点与相邻纳米片的共价交联有效地提高了层状膜的结构稳定性。（3）二维层状膜通道化学环境调控与分子传递机理研究:选用刚性且表面富含活性-OH的MXene（Ti3C2Tx）纳米片,采用化学接枝技术在其表面分别接枝亲水性-NH2和疏水性-C6H5与-C12H25,并构建具有长程规则且化学环境可控的纳米通道层状膜,以此为平台研究通道微环境对分子传递行为的影响规律。膜性能测试与分子模拟发现,在亲水纳米通道内,极性分子受壁面化学基团氢键作用的诱导,沿壁面形成有序排布分子层,降低传递过程中分子的无序碰撞（分子间、分子与通道壁间）,从而降低分子传递能耗,分子层在毛细管力的作用下快速平动传递,类似于水分子在纳米管或水通道蛋白中形成水分子线的超快传递现象。而在疏水性纳米通道内,分子保持其无序排布状态,传递速率较慢。随后通过对10余种分子传递行为的解析,建立了分子在有序和无序排布状态下的传递速率方程。（4）功能化二维层状膜设计及其在混合溶剂分离领域的应用探索:采用静电喷涂技术在亲水性Ti3C2Tx膜和疏水性Ti3C2Tx-C6H5膜表面分别涂覆一层亲水性的PEI和疏水性的PDMS高分子,制备PEI@Ti3C2Tx和PDMS@Ti3C2Tx-C6H5层状复合膜。对亲水的PEI@Ti3C2Tx膜来说,利用PEI对极性溶剂分子的强吸附溶解和亲水Ti3C2Tx层间通道内分子有序排布导致的快速扩散,实现甲苯和极性溶剂分子的有效分离,当PEI喷涂浓度为0.24 mg mL-1,膜厚为300-500 nm,原液甲苯浓度越低时（＜50wt%）,膜对混合溶剂的分离效果越好,甲苯/乙腈分离因子达到4.5。类似地,对于疏水PDMS@Ti3C2Tx-C6H5膜,利用PDMS对非极性溶剂分子的特异性吸附溶解和促进传递,实现了甲苯的富集和浓缩,当PDMS喷涂浓度为0.24 mgmL-1,膜厚为320nm,原液甲苯浓度越高时（＞50wt%）,膜对混合溶剂的分离效果越好,甲苯/甲醇分离因子达到4.7。上述工作基于在纳滤膜内构筑分子传递通道并调控通道化学环境,显著强化了膜的传质特性,在此基础上深入研究纳米通道化学环境对分子传递行为的影响机制,揭示分子在限域通道内的传递机理,建立了分子传递速率方程,有望为各类限域传质过程机理研究提供基础数据和理论指导。此外,基于前期基础理论,初步探究了二维层状膜在混合溶剂分离领域的应用,助力低能耗膜技术在实际应用中的发展。