隨著全球水資源短缺問題日益嚴峻，用于污水凈化和海水脫鹽的高效鹽水分離和凈化技術成為研究熱點。二維材料因獨特的物理和化學性質，在分離膜領域備受關注。理想的二維材料膜應具備高選擇性和高通量的分子傳輸能力，但目前在二維材料上實現大面積均勻的亞納米孔結構面臨挑戰。傳統的納米孔制備方法如離子或電子束輻照、化學或等離子體刻蝕難以精確控制孔徑和孔密度，導致膜性能受限。因此，探索能夠在二維材料合成過程中直接形成精確孔結構的方法，對于提升分離膜性能具有重要意義。
中國科學院青海鹽湖研究所、上海大學、華南理工大學、香港大學、沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學等，基于前期對界面水合離子相互作用的理解以及對受限空間離子篩分和輸運行為的認識，進一步發現通過調控二硫化鉬（MoS2）晶界納米孔缺陷尺寸，可以實現有效水/離子分離和離子精準篩分，達到海水淡化及離子精準提取的效果。
該研究結合分子動力學模擬和密度泛函理論計算，揭示了單層MoS2晶界處形成的八元環孔結構的尺寸篩分效應。這一孔徑允許單鏈水分子快速通過，同時完全阻止水合離子如Na+和Cl-通過。因此，單層MoS2晶界處形成的八元環孔結構可作為分子篩，以分離水和離子。實驗過程中，通過精確控制MoS2晶粒的生長方向，在大面積單層MoS2膜中實現豐富的8-MR孔結構。進一步，研究通過調節晶粒生長時間、硫蒸氣壓力等參數，實現了對晶粒尺寸和晶界密度的精確調控。優化后的MoS2膜在多種測試條件下展現出優異的性能，如高水滲透性、高離子選擇性以及良好的機械和化學穩定性，在海水淡化、污水處理等領域具有廣闊的應用前景，為二維材料在分離膜領域的應用提供了新思路。這一方法不僅能夠精確控制孔結構，并可以實現大面積連續膜制備。
相關研究成果以Engineering grain boundaries in monolayer molybdenum disulfide for efficient water-ion separation為題，發表在《科學》（Science）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、上海市、青海省、香港特別行政區研究資助局等的支持。
論文鏈接
不同大小的缺陷結構對應不同尺寸的篩分通道，用于水/離子分離
本文鏈接：高效鹽水分離和凈化技術研究獲進展http://www.sq15.cn/show-12-774-0.html
聲明：本網站為非營利性網站，本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
下一篇： 有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池研究獲進展