beat365英国官网网站高龍成課題組受邀在Nature Nanotechnology上發表評述文章

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離子選擇傳輸膜是各種膜分離過程的關鍵部件，在燃料電池、海水淡化、元素提取等領域具有不可或缺的地位，對分離效率、能耗和成本控制具有舉足輕重的作用。隔膜的離子選擇性和離子通量是兩大關鍵技術參數，然而兩則難以同時兼顧，制備兼具高選擇性、高通量的隔膜是一大挑戰，這需要科學家們設計新的膜材料體系、提出新的機理來應對這一挑戰。近日，beat365英国官网网站高龍成副教授接受《Nature Nanotechnology》的邀請，針對特定離子選擇性分離膜發表了重要分析與評述。該文章總結、讨論了目前用于離子膜分離的基本原理，分析讨論了各自的特點和性能表現，包括課題組近期提出的“一鍊一基團”方案，并提出了該技術領域的未來發展方向。

文章指出，基于靜電相互作用、尺寸效應和化學結合能作用是目前主流的離子分離策略，可以實現較好的陰/陽離子或者單價/多價離子的分離。但是在特定離子提取方面，特别是對于具有相同電荷、相似半徑、水合能的離子（如H₂PO₄^-/Cl^-）就存在很大困難了。文章對美國加州大學洛杉矶分校David Jassby教授發表于同期Nature Nanotechnology的工作進行了總結和評價，積極肯定了“二氧化錳/陽離子交換膜”的複合膜設計理念及機理研究探索。因為水合二氧化錳表面具有能與H₂PO₄^-相互作用的特異性結合位點，這為H₂PO₄^-離子的選擇性傳輸提供了可能。盡管複合膜主體是陽離子選擇性膜，但出人意料地表現出陰離子選擇性傳輸。最後，結合離子交換膜的實際應用場景提出了H₂PO₄^-離子通量不足的問題，并且給出了通過納米粒子的有序排列以優化“選擇性-通量”關系的解決方案，最終在特種單一離子的篩分領域實現廣泛的應用。

特異性離子選擇性傳輸示意圖

該評述文章近日以Separation Membranes：Specific ion selectivity with a reverse-selective mechanism為題在《Nature Nanotechnology》在線發表。beat365英国官网网站高龍成副教授為通訊作者，博士生李超為第一作者。

論文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41565-022-01216-y