準(zhǔn)確、快速的離子分離對于環(huán)境、資源與能源等領(lǐng)域的諸多關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。大至海水淡化、鹽湖提鋰等國家經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場中的重大工程，小至微型納米流體發(fā)電機(jī)，其效率都依賴于離子的選擇性傳輸過程。然而，由于離子的特征尺寸普遍處于亞納米級別，如何實(shí)現(xiàn)目標(biāo)離子快速通過，同時(shí)確保伴生離子的有效截留，目前仍極富挑戰(zhàn)性。而實(shí)際應(yīng)用過程中復(fù)雜的水質(zhì)環(huán)境，更增加了高效離子分離的難度。
近年來，隨著納米材料領(lǐng)域的不斷突破，促進(jìn)了納米受限條件下離子傳輸行為的研究，為先進(jìn)離子分離技術(shù)的發(fā)展帶來了新的可能性。其中，通過二維納米片平行堆疊構(gòu)建納米通道膜，成為納米流體研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)課題。得益于二維材料多樣的物理與化學(xué)性質(zhì)，可通過對二維納米通道的形貌、尺寸、表面特性以及潤濕行為等進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，以滿足不同的分離需求。
近期，西安建筑科技大學(xué)陜西省膜分離技術(shù)研究院王磊教授團(tuán)隊(duì)王琎教授等就二維層狀納米通道膜中選擇性離子傳輸行為的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。該綜述從納米通道膜的基本構(gòu)建單元出發(fā)，對二維納層狀膜的制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控進(jìn)行了概述；基于此，作者剖析了納米限域通道膜中離子傳輸行為的影響機(jī)制，特別分析了內(nèi)部傳輸路徑的物理結(jié)構(gòu)、受限通道的表面性質(zhì)以及外部環(huán)境對離子選擇性輸運(yùn)過程的影響；隨后，作者總結(jié)了二維納米通道膜在海水淡化、水凈化、資源回收以及能量收集與轉(zhuǎn)換方面的應(yīng)用現(xiàn)狀。 最后，作者分別從學(xué)術(shù)和工業(yè)的角度討論了膜結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控、離子傳輸機(jī)制研究以及應(yīng)用方面所面臨的挑戰(zhàn)。作者希望通過這篇綜述文章的總結(jié)，為開發(fā)高性能二維納米通道膜及精準(zhǔn)離子分離技術(shù)提供支持，推動二維納米通道膜在各技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步創(chuàng)新。 論文信息 Selective Ion Transport in Two-Dimensional Lamellar Nanochannel Membranes Jin Wang, Huijiao Zhou, Shangzhen Li, and Lei Wang 文章作者為西安建筑科技大學(xué)王琎教授，碩士周慧嬌和博士李尚真。通訊作者為西安建筑科技大學(xué)王磊教授和王琎教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202218321
