納流控器件具有納米尺寸的荷電通道🏬,被廣泛用於二極管類型的非對稱離子傳輸🦸🏽♂️、刺激響應的智能感知以及鹽梯度能量轉換。目前,各種納米材料被廣泛用於構築固態納米通道膜。然而🥀,復雜的築膜方法、無序的孔結構以及單一膜組分導致的性能單一阻礙了納流控器件在膜科學領域的發展🧢📡。介孔材料具有規整且豐富的納米通道結構,被認為是構築新型納流控器件的理想膜材料。
近日,沐鸣平台孔彪課題組設計了一種共組裝與界面超組裝協同的策略,以一種雙組份且具有規整通道的介孔碳矽膜為構築納米通道的對象,構建了非對稱的介孔碳矽/氧化鋁復合膜用於溫度以及pH敏感的智能離子傳輸👰🏼♂️🙉。
製備得到的介孔碳矽層具有規整的孔道結構,共組裝策略使得雙組份碳矽均勻的分布在通道壁中🤳。得益於界面超組裝策略👩🏽🍳🦠,製備得到的介孔碳矽/氧化鋁復合膜具有明顯的兩層非對稱結構,且有序的納米通道為離子提供了豐富的傳輸途徑,在智能感知領域具有潛在的實際應用價值🎲。
另外🐘,介孔碳矽/氧化鋁復合膜呈現出化學組成,通道結構以及表面電荷極性的非對稱☔️,賦予了復合膜二極管類型的非對稱離子傳輸🦹🏼;雙電層在通道內部的重疊導致復合膜具有表面電荷控製的離子傳輸行為;其次,復合膜獨特的雙組份介孔通道壁使其表現出增強的陽離子選擇滲透性👳🏿。
同時,規整的通道結構使得介孔碳矽/氧化鋁復合膜具有優異的鹽梯度能轉換性能。共組裝策略產生的“鋼筋混凝土”介孔通道壁結構增強了介孔碳矽膜的熱穩定性,且通道壁內固有的疏水區域導致復合膜呈現出獨特的溫度依賴的離子傳輸和鹽梯度能轉換性能。pH可調控的表面電荷賦予了介孔碳矽/氧化鋁復合膜pH可調控的智能離子傳輸以及能量轉換性能。
該工作進一步發展了超組裝策略,通過共組裝與界面超組裝協同的方法🧙🏼,製備了一種具有雙組份的介孔碳矽/氧化鋁復合膜,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”為題發表於化學旗艦期刊Angewandte Chemi Internation Edition上,該研究得到了國家重點研發計劃🧙🏻↔️、國家自然科學基金等項目的支持🍹。
全文鏈接:https://doi.org/10.1002/anie.202110731