夹层于夹层膜中不可置换离子的可调离子选择性
软凝聚态物质
2026-01-12 v2 材料科学
化学物理
摘要
对相同电荷离子具有选择性的膜材料日益被用于废水处理和有价值元素的回收。然而，尽管窄型通道已知是必需的，但其他膜参数仍难以识别和控制。本文表明，嵌入夹层膜中的 Zr、Sn、Ir 和 La 离子可有效变为不可置换状态，形成稳定的通道（宽度为 1~2 层水），该通道表现出稳健且可调的离子选择性。这些膜中的离子渗透率跨越五个数量级，遵循由离子水合自由能决定的趋势。意外的是，尽管产生宽度相同的通道，不同的夹层离子仍导致两种不同的单价离子选择性序列。选择性与膜的刚度以及夹层离子的水合熵相关。这些结果引入了一种由熵效应和机械效应驱动的全新离子选择机制，超越了经典的尺寸和电荷排除。
引用
@article{arxiv.2510.23153,
title = {Tuneable ion selectivity in vermiculite membranes intercalated with unexchangeable ions},
author = {Zhuang Liu and Yumei Tan and Jianhao Qian and Min Cao and Eli Hoenig and Guowei Yang and Fengchao Wang and Francois M. Peeters and Yi-Chao Zou and Liang-Yin Chu and Marcelo Lozada-Hidalgo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.23153},
year = {2026}
}