近十年來,2D材料,包括石墨烯及其衍生物、過渡金屬碳化物/氮化物(MXene)納米片已成為高性能分離膜的重要組成。然而,由于缺乏二維納米通道的尺寸篩分特性和特定的親和力,要分離物理性質(zhì)和動力學(xué)直徑極其接近的分子混合物仍然是一大挑戰(zhàn)。分子識別是化學(xué)和生物系統(tǒng)最顯著的特征之一。識別效應(yīng)源于特定的非共價(jià)相互作用,包括氫鍵、金屬配位、范德華力和π-π相互作用。受抗體和適配體之間精妙的分子互補(bǔ)性的啟發(fā),人們模仿其結(jié)構(gòu)和特征,構(gòu)建了幾何和化學(xué)匹配的二維通道,獲得更好的分子識別性能。
基于此,南京工業(yè)大學(xué)劉公平教授、金萬勤教授團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型的金屬限域二維亞納米通道,它具有分子識別和尺寸篩選功能,可用于區(qū)分乙烯和乙烷。氧化石墨烯(GO)納米片組裝成可精確控制亞納米層高的二維通道,通過沿c軸0.53 ?的尺寸差異區(qū)分平面乙烯(4.84 ?×4.18 ?×3.28 ?)和立體乙烷(4.82 ?×4.08 ?×3.81 ?)。同時(shí),可作為結(jié)合位點(diǎn)且通過可逆的π絡(luò)合有效識別具有不飽和C=C鍵的乙烯的過渡金屬離子能夠被限制在二維亞納米通道中,進(jìn)一步促進(jìn)乙烯在乙烷上的傳輸。
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