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:7
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.

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
秀丽小猫咪应助殷勤的紫槐采纳,获得500
刚刚
1秒前
清脆仙人掌完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
谦让寻凝完成签到 ,获得积分10
4秒前
donwe发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
7秒前
baiyeok发布了新的文献求助30
8秒前
zqzqz完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
鸡蛋布丁发布了新的文献求助10
11秒前
星光完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
土土完成签到,获得积分10
13秒前
简让完成签到 ,获得积分10
13秒前
17秒前
12木发布了新的文献求助10
19秒前
21秒前
26秒前
12木完成签到,获得积分10
28秒前
馍夹菜完成签到,获得积分10
31秒前
31秒前
LiQi完成签到,获得积分10
31秒前
35秒前
科目三应助zhu采纳,获得10
39秒前
Shan发布了新的文献求助10
40秒前
41秒前
浮游应助闭眼听风雨采纳,获得10
42秒前
yyanxuemin919发布了新的文献求助10
43秒前
青葱鱼块完成签到 ,获得积分10
46秒前
浅沐发布了新的文献求助10
46秒前
3dyf发布了新的文献求助10
48秒前
49秒前
Keyto7应助Wenfeifei采纳,获得10
51秒前
丹D完成签到,获得积分10
52秒前
蒲云海发布了新的文献求助10
57秒前
57秒前
58秒前
58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
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
King Tyrant 600
Essential Guides for Early Career Teachers: Mental Well-being and Self-care 500
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
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 5563611
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4648542
关于积分的说明 14685176
捐赠科研通 4590481
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2518577
邀请新用户注册赠送积分活动 1491168
关于科研通互助平台的介绍 1462471