最先进的海水淡化膜表现出极高的水盐选择性，然而其筛分离子的能力往往有限。因此，阐明离子在亚纳米孔中的传输和选择性的基本机制对于离子选择膜的开发至关重要。

近日，美国耶鲁大学Menachem Elimelech，Jae-Hong Kim报道了使用电场作为驱动力，使阴离子和阳离子通过带负电的致密聚酰胺膜的亚纳米孔的传输解耦，从而能够独立地确定阳离子(钠)和阴离子(氟化物、氯化物、溴化物和碘化物)渗透的能垒。

文章要点

1）单个离子的输运能垒（使用电场）和盐离子输运的能垒（使用浓度梯度）的比较结果显示表明，在受限的环境以及盐的输运过程中，阳离子和阴离子分别穿过膜孔，每个离子都经历了一个不同的能垒。

2）值得注意的是，反离子（即钠）经历了比共离子更高的能垒，即使共离子具有更高的水合能量（即氟化物）。这一发现同样得到了密度泛函理论（DFT）模拟结果的证实，挑战了目前关于孔口离子脱水在决定离子通过亚纳米孔传输的总能垒中的主导作用的公认观点，并突出了孔内扩散对这一能垒的显著贡献。

3）研究人员最后用石英晶体微天平（QCM）测定了不同盐类在孔内外的能量状态差异，结果表明，由于离子与孔壁的相互作用，孔内扩散能垒控制了聚酰胺膜中盐迁移的总能垒。

Xuechen Zhou, et al, Intrapore energy barriers govern ion transport and selectivity of desalination membranes, Sci. Adv. 2020

DOI: 10.1126/sciadv.abd9045

http://advances.sciencemag.org/content/6/48/eabd9045