纳米孔的离子选择性：静水压、电场与浓度梯度情形的比较

纳米孔的离子选择性对于基于纳米多孔膜的能量转换至关重要。它受纳米孔的各种参数以及驱动离子穿过多孔膜的施加场的影响显著。在此，通过有限元模拟，我们系统研究了在三种常见场下离子穿过纳米孔的选择性传输，即电场（V）、静水压（p）和浓度梯度（C）。对于带负电的纳米孔，通过对三种场下的阳离子选择性（t+）进行定量比较，纳米孔的阳离子选择性遵循 t+V > t+c > t+p 的顺序。这是由于阳离子和阴离子穿过纳米孔的传输特性。由于在电场和浓度梯度下双电层中反离子的强烈传输，纳米孔对反离子表现出相对较高的选择性。我们还探讨了 t+ 对纳米孔和溶液性质的调制。在所有三种场下，t+ 与孔长和表面电荷密度成正比，与孔径和盐浓度成反比。在电场和静水压下，t+ 几乎不依赖于施加的场强或离子种类，而在浓度梯度的情况下这些因素可以影响 t+。我们的结果为三种场下纳米孔离子选择性的比较和调控提供了详细见解，这有助于设计基于纳米多孔膜的高性能能量转换装置。