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28
2026
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02
AFM:調(diào)控雙重限域COF納米流體微環(huán)境用于高通量和選擇性離子傳輸
作者：
本文摘要
納米流體通道為模仿生物離子通道**的離子選擇性和滲透性提供了理想平臺(tái)，但當(dāng)前的結(jié)構(gòu)受限于不匹配的孔尺寸、低的表面電荷以及不充分的官能團(tuán)化，導(dǎo)致離子選擇性和通量不佳。在此，展示了合理設(shè)計(jì)的、具有雙重限域通道的共價(jià)有機(jī)框架納米流體。通過**調(diào)節(jié)構(gòu)筑單元長(zhǎng)度（從0.58到1.22 nm）和空間上可編程的官能團(tuán)密度（從−0.13 到 −0.79 µC cm?²），作者協(xié)同集成了幾何限域與親和相互作用，以定制通道微環(huán)境。優(yōu)化的COF納米流體實(shí)現(xiàn)了**的陽(yáng)離子選擇性，從0.80提升至0.95，同時(shí)保持了高的離子通量，從1.93 × 10¹? 增加到 5.12 × 10¹? ions s?¹。因此，基于這種COF納米流體的發(fā)電機(jī)利用天然海水實(shí)現(xiàn)了令人印象深刻的11.3 W m?²的輸出功率密度，能夠持續(xù)為各種電子設(shè)備供電。分子動(dòng)力學(xué)模擬揭示了具有納米尺度通道幾何結(jié)構(gòu)和強(qiáng)親和相互作用的雙重限域COF納米流體促進(jìn)了一種離子跳躍過程，與未優(yōu)化的對(duì)應(yīng)物相比，離子選擇性提高了4倍，離子通量提高了2.5倍。這項(xiàng)工作為開發(fā)雙重限域納米流體提供了設(shè)計(jì)原則，展示了其在海水淡化和離子分離方面的潛力。
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