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二维（2D）材料因其原子级厚度、高比表面积和强大的化学适应性而备受认可，显著降低了离子传输阻力并提高了膜分离的筛选选择性。本综述聚焦于二维材料膜在离子选择性分离方面的最新进展，深入探讨了二维材料用于膜制造的基本特性、合成和制备方法、基于电学性质的分类，以及提高离子选择性和离子渗透性的策略。文章还探讨了在海水淡化、渗透能量转换和酸回收等前沿领域的应用。此外，本综述讨论了与垂直二维纳米通道、阴离子交换膜、大规模制备、结构稳定性、二维材料组装和质量传递机制相关的发展挑战和未来研究方向。
主要内容：
- 二维材料膜的基本特性和优势
- 合成和制备方法
- 基于电学性质的分类
- 提高离子选择性和渗透性的策略
- 应用领域：海水淡化、渗透能量转换、酸回收
- 发展挑战和未来研究方向
创新点：
- 全面综述了二维材料膜在离子选择性分离领域的最新进展
- 系统分类和讨论了提高离子选择性和渗透性的策略
- 探讨了新兴应用领域，如渗透能量转换
- 指出了垂直二维纳米通道等新兴研究方向
对科研工作的启发：
- 注重材料基本特性与应用性能之间的关系
- 关注多学科交叉，如材料科学与膜分离技术的结合
- 重视从基础研究到实际应用的转化
- 关注新兴研究方向和潜在应用领域
思路延伸：
- 探索二维材料与其他纳米材料的复合，以进一步提高性能
- 研究二维材料膜在生物医学领域的应用，如药物传递或生物传感
- 开发智能响应性二维材料膜，如pH或温度响应
- 探索二维材料膜在气体分离或有机溶剂纳滤中的应用
- 研究二维材料膜的长期稳定性和抗污染性能
- 开发环境友好、可持续的二维材料膜制备方法
- 探索二维材料膜在电化学应用中的潜力，如电池隔膜或燃料电池膜
- 研究二维材料膜的理论模型，以更好地理解和预测其性能
原文链接
Enhancement of ion selectivity and permeability in two-dimensional material membranes
Matter (IF 17.3)
Pub Date : 2024-10-02
DOI : 10.1016/j.matt.2024.07.006
Jie Luo, Risa Qiao, Baofu Ding
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