Biomimetic Nanocones that Enable High Ion Permselectivity

渗透 海水淡化 化学工程 二价 材料科学 纳米技术 化学 离子 表面电荷 有机化学 生物化学 工程类 物理化学 冶金
作者
Muhammad A. Shehzad,Yaoming Wang,Aqsa Yasmin,Xiaolin Ge,Yubin He,Xian Liang,Yuan Zhu,Min Hu,Xinle Xiao,Liang Ge,Chenxiao Jiang,Zhengjin Yang,Michael D. Guiver,Liang Wu,Tongwen Xu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:58 (36): 12646-12654 被引量:43
标识
DOI:10.1002/anie.201905972
摘要

Abstract Artificial counterparts of conical‐shaped transmembrane protein channels are of interest in biomedical sciences for biomolecule detection and selective ion permeation based on ionic size and/or charge differences. However, industrial‐scale applications such as seawater desalination, separation of mono‐ from divalent cations, and treatment of highly‐saline industrial waste effluents are still big challenges for such biomimetic channels. A simple monomer seeding experimental approach is used to grow ionically conductive biomimetic charged nanocone pores at the surface of an acid‐functionalized membrane. These readily scalable nanocone membranes enable ultra‐fast cation permeation (Na + =8.4× vs. Mg 2+ =1.4×) and high ion charge selectivity (Na + /Mg 2+ =6×) compared to the commercial state‐of‐the‐art permselective membrane (CSO, Selemion, Japan) owing to negligible surface resistance and positively charged conical pore walls.
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