復(fù)旦大學(xué)孔彪課題組開發(fā)超組裝多重響應(yīng)智能離子傳輸復(fù)合功能膜
納流控器件具有納米尺寸的荷電通道，被廣泛用于二極管類型的非對稱離子傳輸、刺激響應(yīng)的智能感知以及鹽梯度能量轉(zhuǎn)換。目前，各種納米材料被廣泛用于構(gòu)筑固態(tài)納米通道膜。然而，復(fù)雜的筑膜方法、無序的孔結(jié)構(gòu)以及單一膜組分導(dǎo)致的性能單一阻礙了納流控器件在膜科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。介孔材料具有規(guī)整且豐富的納米通道結(jié)構(gòu)，被認為是構(gòu)筑新型納流控器件的理想膜材料。
近日，復(fù)旦大學(xué)孔彪課題組設(shè)計了一種共組裝與界面超組裝協(xié)同的策略，以一種雙組份且具有規(guī)整通道的介孔碳硅膜為構(gòu)筑納米通道的對象，構(gòu)建了非對稱的介孔碳硅/氧化鋁復(fù)合膜用于溫度以及pH敏感的智能離子傳輸。
制備得到的介孔碳硅層具有規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，共組裝策略使得雙組份碳硅均勻的分布在通道壁中。得益于界面超組裝策略，制備得到的介孔碳硅/氧化鋁復(fù)合膜具有明顯的兩層非對稱結(jié)構(gòu)，且有序的納米通道為離子提供了豐富的傳輸途徑，在智能感知領(lǐng)域具有潛在的實際應(yīng)用價值。
另外，介孔碳硅/氧化鋁復(fù)合膜呈現(xiàn)出化學(xué)組成，通道結(jié)構(gòu)以及表面電荷極性的非對稱，賦予了復(fù)合膜二極管類型的非對稱離子傳輸；雙電層在通道內(nèi)部的重疊導(dǎo)致復(fù)合膜具有表面電荷控制的離子傳輸行為；其次，復(fù)合膜獨特的雙組份介孔通道壁使其表現(xiàn)出增強的陽離子選擇滲透性。
同時，規(guī)整的通道結(jié)構(gòu)使得介孔碳硅/氧化鋁復(fù)合膜具有優(yōu)異的鹽梯度能轉(zhuǎn)換性能。共組裝策略產(chǎn)生的“鋼筋混凝土”介孔通道壁結(jié)構(gòu)增強了介孔碳硅膜的熱穩(wěn)定性，且通道壁內(nèi)固有的疏水區(qū)域?qū)е聫?fù)合膜呈現(xiàn)出獨特的溫度依賴的離子傳輸和鹽梯度能轉(zhuǎn)換性能。pH可調(diào)控的表面電荷賦予了介孔碳硅/氧化鋁復(fù)合膜pH可調(diào)控的智能離子傳輸以及能量轉(zhuǎn)換性能。
該工作進一步發(fā)展了超組裝策略，通過共組裝與界面超組裝協(xié)同的方法，制備了一種具有雙組份的介孔碳硅/氧化鋁復(fù)合膜，為增強膜的選擇滲透性以及功能性智能感知提供了一種新策略。
相關(guān)研究工作日前以“Interfacial Super-Assembly of Ordered Mesoporous Carbon-Silica/AAO Hybrid Membrane with Enhanced Permselectivity for Temperature- and pH-Sensitive Smart Ion Transport”為題發(fā)表于化學(xué)旗艦期刊Angewandte Chemi Internation Edition上，該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的支持。
? ?全文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202110731
版權(quán)與免責(zé)聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構(gòu)成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權(quán)負責(zé)。如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com