共价修饰通常用于调节二维膜的通道尺寸和功能。然而,已知用于产生此类修饰的常见合成策略会破坏膜的结构。
在此,莫纳什大学Xiwang Zhang,澳大利亚同步加速器Qinfen Gu报道了通过溶剂处理对Ti3C2TX MXene膜进行侵入性较小但同样有效的非共价修饰,其中通道通过氢键网络被质子溶剂牢固地装饰。
文章要点
1)密集功能化的(-O、-F、-OH)Ti3C2Tx通道允许建立多个氢键,其亚1nm尺寸会产生纳米限域效应,通过保持溶剂-MXene距离和溶剂方向来大大增强这些相互作用。
2)在亚1nm离子筛分和分离中,修饰后的膜表现出稳定的离子截留率和质子阳离子(H+/Mn+)选择性,分别比原始膜高50倍和30倍。它证明了非共价方法作为集成在能源、资源和环境相关应用中的纳米通道的广泛修饰替代方案的可行性。
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Kang, Y., Hu, T., Wang, Y. et al. Nanoconfinement enabled non-covalently decorated MXene membranes for ion-sieving. Nat Commun 14, 4075 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-39533-y
https://doi.org/10.1038/s41467-023-39533-y