近日,，鄭州大學(xué)化工學(xué)院王景濤教授團隊在荷電物質(zhì)（各類鹽,、染料,、有機酸/堿）分離方面取得新進展。團隊創(chuàng)新性設(shè)計荷電異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米片,，真空抽濾組裝為二維層狀膜,。目前日益嚴重的資源和環(huán)境問題推動著先進膜分離技術(shù)的快速發(fā)展。然而,，已開發(fā)的分離膜通常是均質(zhì)荷電膜,，溶液中反離子在通道壁上易形成雙電層，壓縮傳質(zhì)空間,、弱化通道-離子相互作用,，制約著膜的離子截留效果。

納米片表面的正負電荷域在層間通道內(nèi)自發(fā)形成內(nèi)建電場,，且電場方向交替切換,，有效弱化通道內(nèi)的雙電層效應(yīng)。該內(nèi)建電場迫使荷電物質(zhì)與通道壁反復(fù)碰撞,，增大傳遞過程內(nèi)能消耗,，膜對各類荷電物質(zhì)均實現(xiàn)高達99%截留能力；內(nèi)建電場還賦予通道寬的有效傳質(zhì)空間,，使得水,、乙醇、丙酮等中性分子快速傳遞（水在低壓下通量達19 L/(m2 h bar)）,。借助此新型通道，該團隊對經(jīng)典物理學(xué)中的類平拋運動模型方程進行納米尺度下的修正,，建立了適用于限域空間的模型方程,。該工作有望為納米通道膜設(shè)計開發(fā)和限域傳質(zhì)機理研究提供參考。

研究成果以“Built-in electric fields in heterostructured lamellar membranes enable highly efficient rejection of charged mass”為題發(fā)表在國際知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上,。論文第一作者為化工學(xué)院博士研究生陳沖沖和鄭州大學(xué)河南先進技術(shù)研究院吳曉莉研究員,，王景濤教授和天津大學(xué)姜忠義教授為共同通訊作者，鄭州大學(xué)為第一完成單位,。

該工作得到了國家重點研發(fā)計劃和鄭州大學(xué)學(xué)科建設(shè)經(jīng)費的資助支持,。

文章鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202406113

內(nèi)建電場主導(dǎo)的高效荷電物質(zhì)截留