共價修飾通常用于調(diào)節(jié)二維膜的通道大小和功能。然而，已知用于產(chǎn)生這種修飾的常見合成策略會破壞膜的結(jié)構(gòu)。在這里，我們報告了通過溶劑處理對Ti
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x MXene膜進行侵入性較小但同樣有效的非共價修飾，其中通道被質(zhì)子溶劑通過氫鍵網(wǎng)絡(luò)修飾。密集功能化的(-O， -F，-OH) Ti
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x通道可以建立多個氫鍵，其小于1納米的尺寸通過保持溶劑-MXene距離和溶劑取向來誘導(dǎo)納米約束效應(yīng)，從而大大加強了這些相互作用。在亞1-nm離子篩選和分離中，修飾后的膜表現(xiàn)出穩(wěn)定的離子排斥和質(zhì)子化(H+/Mn+)選擇性，分別比原始膜高50倍和30倍。它證明了非共價方法作為一種廣泛的修飾替代方法在能源、資源和環(huán)境相關(guān)應(yīng)用中的納米通道的可行性。
圖1. Ti
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x MXene膜的物理化學(xué)表征。
圖2. 未處理M和EtOH-M的離子篩分性能。
圖3. 溶劑型非共價通道裝飾效能及離子篩分性能。
圖4. 通道穩(wěn)定性和離子篩分能力的DFT和MD模擬。
相關(guān)科研成果由澳大利亞莫納什大學(xué)化學(xué)與生物工程系Xiwang Zhang和Qinfen Gu等人于2023年發(fā)表在Nature Communications（https://doi.org/10.1038/s41467-023-39533-y）上。原文：Nanoconfinement enabled non-covalently decorated MXene membranes for ion-sieving
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-39533-y。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
