Materials Horizons：用于分子分离的3D纳米仿生膜

先知报道

2020-07-06

多功能膜具有高透过率和高选择性，可以模仿自然界的设计，在工业和生物医学方面有着巨大的应用前景。有鉴于此，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室的Jianchao Ye和美国伊利诺伊大学的Sangil Kim等研究人员，报告了一种新的概念，即3D纳米(nm)薄膜，它可以克服传统膜结构的缺点。

本文要点

1）该3D膜由两个三维交织的通道组成，这两个通道由一层连续的纳米薄的非晶态TiO2层隔开。这种3D架构将表面积显著增加了6,000倍；再加上通过2-4 nm薄的选择性层的超短扩散距离，允许超快的气体和水传输，约为900 L·m^-2·h^-1·bar^-1。

2）3D膜还表现出基于尺寸和电荷的联合排斥机制，这导致了很高的离子截留率(对铁氰化钾的R~100%)。

3）高离子截留率和超快渗透的结合使我们的3DM优于最先进的高通量膜，后者的性能受到通量截留权衡关系的限制。

4）此外，其最终的Li⁺选择性超过多硫化物或气体，有可能解决锂硫电池或锂O₂电池等储能方面的重大技术挑战。

参考文献：

Tongshuai Wang, et al. 3D nm-Thin Biomimetic Membrane for Ultimate Molecular Separation. Materials Horizons, 2020.

DOI：10.1039/d0mh00853b

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/mh/d0mh00853b#!divAbstract