南京大学张炜铭课题组Nat. Commun.:离子分离膜新设计策略研究方面取得重要进展
- 2026-05-30 05:07:32
当前，离子分离膜通常通过在通道内部引入功能分子以提高离子选择性。然而，通道内部功能化在增强离子识别的同时，往往会增大离子传输阻力，导致渗透性能下降。因此，如何在强化离子选择性分离的同时保持离子快速传输，是高性能离子分离膜设计中亟待解决的问题。针对这一问题，课题组博士生余航、博士后许荣明等受生物离子通道入口选择性过滤结构启发，提出了“通道入口定向功能化”的膜结构设计新策略。利用Ti3C2Tx纳米片边缘与基面间的电荷差异，将α-环糊精分子定向锚定于层状膜亚纳米通道入口处，而非填充通道内部，从而在空间上实现“入口识别”与“通道传输”的功能解耦。研究表明，该通道入口定向功能化策略能够在保持单价离子快速传输的同时显著提升单价/二价阳离子的分离选择性。此外，研究发现，通道入口处的α-环糊精识别位点能够诱导不同水合结构离子形成差异化传输路径：单价阳离子更易与环糊精富氧位点发生配位并快速通过，而二价阳离子因水合壳层更稳定，难以获得能量补偿，从而面临更高的入口传输能垒。该研究突破了传统膜设计思路，为高性能离子分离膜设计及盐湖提锂、高盐废水资源化等应用提供了新的理论依据和技术启示。
图1. 通道入口定向功能化策略兼顾离子选择性与渗透性
来源：环境功能材料与水污染控制。投稿、合作、转载、进群，请添加小编微信Environmentor2020！环境人Environmentor是环境领域最大的学术公号，拥有25W+活跃读者。由于微信修改了推送规则，请大家将环境人Environmentor加为星标，或每次看完后点击页面下端的“在看”，这样可以第一时间收到我们每日的推文！环境人Environmentor现有综合群、期刊投稿群、基金申请群、留学申请群、各研究领域群等共20余个，欢迎大家加小编微信Environmentor2020，我们会尽快拉您进入对应的群。
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