具有高离子渗透性和选择性的膜对于可持续水处理、资源提取和能源储存具有很大的意义。

在此，南京大学Weiming Zhang，Bingcai Pan，昆士兰大学Xiwang Zhang受链霉菌A(KcsAK⁺)的K⁺通道的启发，使用MXene纳米片和乙二胺四乙酸(EDTA)分子作为构建块构建了阳离子筛膜。

文章要点

1）EDTA分子中的大量带负电的氧原子和MXene纳米片的6.0 Å二维(2D)亚纳米通道使得所得膜具有仿生通道尺寸、化学基团和可调电荷密度。

2）该膜具有识别一价/二价阳离子的能力，以混合盐溶液为进料，实现了121.2的优异K⁺/Mg²⁺选择性，在类似测试条件下优于其他报道的膜，并超越了目前的上限。

3）表征和模拟表明，EDTA的阳离子识别效应和部分脱水效应在阳离子选择性筛分中发挥着关键作用，增加亚纳米通道内的局部电荷密度可显着提高阳离子选择性。

研究结果为亚纳米通道中的离子传输提供了理论基础，并为设计离子分离膜提供了替代策略。

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Xu, R., Kang, Y., Zhang, W. et al. Two-dimensional MXene membranes with biomimetic sub-nanochannels for enhanced cation sieving. Nat Commun 14, 4907 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-40742-8

https://doi.org/10.1038/s41467-023-40742-8