脱水是离子通过受限纳米通道传输的一种基本现象，但由于缺乏表征技术和合适的孔结构，其对离子跨膜选择性的影响尚不清楚。

近日，中国科学院生态环境研究中心Chengzhi Hu，Jiuhui Qu，中科院化学所Yanyan Zhang结合原位液体飞行时间二次离子质谱仪(ToF-SIMS)技术，研究了典型碱金属离子的水合数分布，揭示了空间位阻通过中性限制的ZIF-8窗口诱导离子脱水。

文章要点

1）部分脱水导致的尺寸减小增加了单价阳离子的孔内速度。与其他碱金属离子相比，由于脱水导致的最大尺寸变化的最大熵值推动了Li⁺的快速有效的选择性传输，导致Li⁺/Rb⁺的选择性为5.2。

2）结果表明，膜孔入口处的脱水占总屏障的大部分，是离子传输的主要因素。较高的水化能(>1500 kJ/mol)阻碍了典型碱土金属离子的脱水和迁移，实现了超高的一价/二价阳离子选择性(∼10⁴)。

这些发现揭示了脱水能垒和基于尺寸的熵势垒在跨亚纳米通道传输的离子选择性中的关键作用，为设计具有特定孔径的选择性膜以促进所需溶质的脱水提供了指导。

参考文献

Zhibin Chen, et al, Steric Hindrance-Induced Dehydration Promotes Cation Selectivity in TransSubnanochannel Transport, ACS Nano, 2023

DOI: 10.1021/acsnano.3c03028

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c03028