水分子通过石墨层间空间的选择性传输
介观与纳米尺度物理
2022-01-26 v1 材料科学
摘要
石墨中的层间空间对离子和分子（包括质子）是不可渗透的。其可控扩张将在海水淡化、气体纯化、高密度电池等方面有多种应用。过去，金属插层已被用于修饰石墨层间空间；然而，所得插层化合物在水中不稳定。在此，我们通过电化学插层水相KCl离子成功扩张了石墨层间空间。与未插层石墨相比，水导电性显示出数个数量级的增强。水蒸发实验进一步证实了高渗透速率。通过层间空间有微弱的离子渗透，直至最高1 M的氯化物浓度，这表明了空间位阻受限的传输。在这些极少数传输的离子中，我们观察到盐离子间依赖于水合能的选择性。这些强烈暗示了一种极少被报道的空间位阻排斥的软球模型。我们的光谱研究提供了阳离子-π相互作用的明确证据，尽管微弱的阴离子-π相互作用也可被检测到。这些发现增进了我们对原子尺度上分子与离子传输的理解。
引用
@article{arxiv.2112.02826,
title = {Selective transport of water molecules through interlayer spaces in graphite},
author = {Lalita Saini and Siva Sankar Nemala and Aparna Rathi and Suvigya Kaushik and Gopinadhan Kalon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.02826},
year = {2022}
}
备注
21 pages, 4 main figures