纳米科学和技术的蓬勃发展为从不同维度的纳米材料开发膜开辟了一条新的途径。二维 (2D) 纳米材料化学的巨大进步为膜和膜工艺的可持续发展提供了丰富的机会。随着丰富的合成方法的开发，许多具有不同结构、润湿性和化学性质的纳米材料被用于制备具有有序纳米通道和层次结构的 MDM，用于分子、离子和油/水分离。
有鉴于此，天津大学姜忠义教授和伦敦大学学院Marc-Olivier Coppens教授等人，从成膜纳米材料的尺寸以及它们的制备方法方面综述了MDMs(表示为nD/2D，其中n为0、1或3)的研究进展。随后，重点介绍了三种纳米通道，即一维/2D膜中的一维纳米通道、0D/2D膜中的二维纳米通道和3D/2D膜中的三维纳米通道。根据纳米材料的尺寸、类型、结构和化学性质，讨论了调整纳米通道的物理和化学微环境以及块体结构的策略。介绍了MDMs在气体分子分离、液体分子分离、离子分离和油水分离方面的一些代表性应用。最后，介绍了 MDM 的当前挑战和未来前景。
本文要点：
1）提出了混合维度膜 (MDM) 的概念，它是通过将 2D 材料与不同维度和化学性质的纳米材料集成而制成的。作为混合基质膜或混合膜的补充，MDM 激发了不同的概念性思考，从构建单元的尺寸以及最终结构（包括纳米通道和体结构）的角度来设计先进的膜。
2）基于纳米材料和膜制备方法的多样性，在纳米通道和块体结构中创造了理想的体系结构和良好的微环境，使 MDM 具有高效的传质和卓越的分离性能，以及在许多情况下优异的防污性能。通过总结现有的石墨烯/氧化石墨烯基膜的研究，认为在石墨烯/氧化石墨烯基膜的研究中，更多的工作可以集中在将其他二维材料纳入到石墨烯/氧化石墨烯基膜的研究中，而石墨烯/氧化石墨烯基膜的研究结论也可以应用于其他二维材料的石墨烯/氧化石墨烯基膜的研究。同时，由于二维材料的稳定性，涉及其他二维材料的研究可能会带来新的突破，比如在恶劣环境下使用它们的能力。
3）对于气体分子分离膜，当被分离分子之间的尺寸差异很小时，纳米通道的精确控制是制膜的关键，因此经常使用分子和离子等小尺寸的0D材料。对于液体分子分离和离子分离膜，纳米通道内的液体分子会增加膜膨胀的机会；因此，通常选择一些强相互作用如共价相互作用、螯合键和静电相互作用来交联纳米材料，从而提高膜的坚固性和稳定性。对于油/水分离膜，由于油/水混合物中油滴的尺寸非常大，因此需要较宽的纳米通道来实现水的快速传输；此外，油污物首先接触膜表面，因此应精心设计膜表面的物理和化学微环境，以减少油污物与膜表面之间的非特异性相互作用，实现所需的防污性能
Yanan Liu et al. Mixed-dimensional membranes: chemistry and structure–property relationships. Chem. Soc. Rev., 2021.
DOI: 10.1039/D1CS00737H
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