Lateral-Size-Dependent Ion Transport Behavior of the MXene Membrane Facilitates Efficient Ion Sieving

离子 二价 层状结构 选择性 渗透 材料科学 离子运输机 离子通道 分子 生物物理学 化学物理 化学工程 纳米技术 化学 结晶学 生物 生物化学 工程类 催化作用 受体 有机化学
作者
Lingzhi Huang,Shiyun Chen,Li Ding,Haihui Wang
出处
期刊:ACS applied nano materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (8): 9482-9489 被引量:17
标识
DOI:10.1021/acsanm.4c00919
摘要

Two-dimensional (2D) nanofluidic channels have shown great potential for efficient ion separation due to the synergy of the charge microenvironment and confined 2D planar channels. However, current 2D channels mainly rely on postdecoration with ion-specific recognition molecules, while the regulation of the membrane structure and the role of the channel itself have been overlooked. Herein, we constructed two types of membranes to demonstrate the critical role of building units in 2D lamellar membranes. By tuning the lateral size of MXene nanosheets, we prepared a large-lateral-sized MXene membrane (LMM)(∼5.47 μm) and a small-lateral-sized MXene membrane (SMM)(∼524 nm) to systematically study the ion transport behavior. The results showed that the LMM exhibited preferential transport of monovalent ions (Li+, Na+, and K+) while impeding permeation of multivalent ions (Ca2+, Mg2+, and Al3+), contributing to the selectivity of Li+/Mg2+ ≈ 12. In contrast, the SMM allowed for the fast transport of all monovalent/divalent ions, leading to poor selectivity (e.g., Li+/Mg2+ ≈ 2.3), which could be attributed to the abundant nonselective defects in the SMM. Density functional theory calculations reveal that the weakest interaction between MXene and Li+ determines the selective transport of Li+ over other ions. This work highlights the importance of building defect-free 2D membranes for ion sieving using nondecorated 2D nanofluidic channels.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
1秒前
HHHHHQ发布了新的文献求助10
1秒前
zzz发布了新的文献求助10
1秒前
yfy完成签到,获得积分10
1秒前
鹏友发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
勺子爱西瓜完成签到,获得积分10
2秒前
安详书雁发布了新的文献求助10
2秒前
xlx发布了新的文献求助10
3秒前
单纯半山完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
XS_QI完成签到 ,获得积分10
3秒前
智海瑞完成签到,获得积分10
3秒前
wang发布了新的文献求助10
4秒前
liu发布了新的文献求助10
4秒前
深情安青应助吴彦祖采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
落后平露完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
orixero应助淡然寄琴采纳,获得10
5秒前
SHF完成签到 ,获得积分10
5秒前
霸气的代天完成签到,获得积分10
5秒前
单一发布了新的文献求助10
5秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
陈不沉完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
小AB发布了新的文献求助30
9秒前
英姑应助林枫采纳,获得10
9秒前
lavender发布了新的文献求助10
9秒前
正直悒发布了新的文献求助15
9秒前
oozawa发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
Jay完成签到,获得积分10
10秒前
lxcy0612发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 800
Superabsorbent Polymers 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5709779
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5196481
关于积分的说明 15258245
捐赠科研通 4862424
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2610141
邀请新用户注册赠送积分活动 1560472
关于科研通互助平台的介绍 1518157