Efficient metal ion sieving in rectifying subnanochannels enabled by metal–organic frameworks

金属有机骨架 材料科学 金属 离子 纳米技术 化学工程 化学 冶金 吸附 有机化学 工程类
作者
Jun Lü,Huacheng Zhang,Jue Hou,Xingya Li,Xiaoyi Hu,Yaoxin Hu,Christopher D. Easton,Qinye Li,Chenghua Sun,Aaron W. Thornton,Matthew R. Hill,Xiwang Zhang,Gengping Jiang,Jefferson Zhe Liu,Anita J. Hill,Benny D. Freeman,Lei Jiang,Huanting Wang
出处
期刊:Nature Materials [Springer Nature]
卷期号:19 (7): 767-774 被引量:492
标识
DOI:10.1038/s41563-020-0634-7
摘要

Biological ion channels have remarkable ion selectivity, permeability and rectification properties, but it is challenging to develop artificial analogues. Here, we report a metal–organic framework-based subnanochannel (MOFSNC) with heterogeneous structure and surface chemistry to achieve these properties. The asymmetrically structured MOFSNC can rapidly conduct K+, Na+ and Li+ in the subnanometre-to-nanometre channel direction, with conductivities up to three orders of magnitude higher than those of Ca2+ and Mg2+, equivalent to a mono/divalent ion selectivity of 103. Moreover, by varying the pH from 3 to 8 the ion selectivity can be tuned further by a factor of 102 to 104. Theoretical simulations indicate that ion–carboxyl interactions substantially reduce the energy barrier for monovalent cations to pass through the MOFSNC, and thus lead to ultrahigh ion selectivity. These findings suggest ways to develop ion selective devices for efficient ion separation, energy reservation and power generation. Here, using an interfacial growth strategy, UiO-66 MOF nanocrystals are asymmetrically embedded into conical pores in a polymer membrane. These pores have a mono/divalent cation selectivity of 103, which can be tuned by pH, and act as ionic rectifiers.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
迅速惜海发布了新的文献求助10
1秒前
拖拉机完成签到,获得积分10
1秒前
cheng完成签到,获得积分10
1秒前
吕曼完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
丘比特应助Ysdanz采纳,获得10
1秒前
YLi_746完成签到,获得积分20
2秒前
JamesPei应助xiami采纳,获得20
2秒前
小电驴完成签到,获得积分10
2秒前
好多分完成签到,获得积分20
2秒前
wuyoung发布了新的文献求助10
2秒前
tan完成签到,获得积分10
2秒前
流水发布了新的文献求助10
2秒前
粱乘风发布了新的文献求助10
3秒前
xiaolei001完成签到,获得积分0
3秒前
htzy完成签到,获得积分10
3秒前
Leo完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
TT001完成签到,获得积分10
4秒前
ding应助LDD采纳,获得10
4秒前
5秒前
miaosz完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
Young应助WN采纳,获得30
6秒前
CK完成签到,获得积分10
6秒前
镕臻完成签到,获得积分10
6秒前
英俊的铭应助李无敌采纳,获得10
7秒前
7秒前
tctc完成签到 ,获得积分20
8秒前
8秒前
hahaya完成签到,获得积分20
8秒前
小魏哥完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
小二郎应助笑点低战斗机采纳,获得10
9秒前
9秒前
Taoshiyi完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
沐阳完成签到,获得积分10
10秒前
喜悦的铭完成签到,获得积分10
10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
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
Metagames: Games about Games 700
King Tyrant 680
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 5573881
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4660158
关于积分的说明 14728086
捐赠科研通 4599956
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2524610
邀请新用户注册赠送积分活动 1494975
关于科研通互助平台的介绍 1464997