得益于纳米流体器件在能量收集和转换、矿物提取和离子分离方面的广泛应用，构建仿生离子通道的超离子选择性的纳米流体器件已经引起了人们的极大兴趣。

近日，澳大利亚莫纳什大学王焕庭教授，皇家墨尔本理工大学Huacheng Zhang报道了一种三维（3D）亚-1 nm纳米流体器件，以实现高单价金属离子的选择性和导电性。

文章要点

1）研究人员利用具有亚纳米孔的羧基功能化金属有机骨架（MOF，UiO-66-COOH）晶体通过纳米限域界面生长方法组装成乙二胺功能化聚合物纳米通道而构建成3D纳米流体通道。

2）实验结果显示，3D UiO-66-COOH纳米流体通道具有高达1554.9的超高K⁺/Mg²⁺选择性，相应的K⁺电导率比体相K⁺电导率高1~3个数量级。纳米流体通道的漂移-扩散实验进一步表明，该通道具有高达112.1的超高电荷选择性（K⁺/Cl⁻），与UiO-66-COOH中的高K/Cl含量比相吻合。

3）研究发现，超高金属离子选择性归因于负电荷MOF通道的尺寸排斥、电荷选择性和离子结合。

这项工作有望指导各种MOF基纳米流体器件的设计，用于实现超高离子分离和能量转换。

参考文献

Jun Lu, et al, Ultraselective Monovalent Metal Ion Conduction in a Three-Dimensional Sub‑1 nm Nanofluidic Device Constructed by Metal−Organic Frameworks, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c08328

https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08328