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近日，西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院、陜西省膜分離技術(shù)研究院王磊教授團(tuán)隊(duì)在“Angewandte Chemie International Edition”（《德國應(yīng)用化學(xué)》，2022年影響因子為16.823，SCI一區(qū)頂刊）發(fā)表題為“Selective Ion Transport in Two-Dimensional Lamellar Nanochannel Membranes”（二維納米通道膜中的選擇性離子傳輸）的最新研究綜述。

論文第一作者為環(huán)境與市政工程學(xué)院王琎教授，通訊作者為團(tuán)隊(duì)研究帶頭人王磊教授，碩士研究生周慧嬌與博士研究生李尚真參與了研究工作，西安建筑科技大學(xué)為論文的唯一完成單位。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金以及陜西省、西安市各項(xiàng)科技計(jì)劃的資助，此外陜西省膜分離技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也為研究開展提供了重要支持。

準(zhǔn)確、快速的離子分離對(duì)于環(huán)境、資源與能源等領(lǐng)域的諸多關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義。大至鹽湖提鋰、海水淡化等國家經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場中的重大工程，小至微型納米流體發(fā)電機(jī)，其效率都依賴于離子的選擇性傳輸過程。然而，由于離子的特征尺寸普遍處于亞納米級(jí)別，如何實(shí)現(xiàn)目標(biāo)離子快速通過的同時(shí)確保伴生離子的有效截留，目前仍極富挑戰(zhàn)性。而實(shí)際應(yīng)用過程中復(fù)雜的水質(zhì)環(huán)境，更增加了高效離子分離的難度。近年來，隨著納米材料領(lǐng)域的不斷突破，促進(jìn)了納米受限條件下離子傳輸行為的研究，為先進(jìn)離子分離技術(shù)的發(fā)展帶來了新的可能性。其中，通過二維納米片平行堆疊構(gòu)建納米通道膜，成為納米流體研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)課題。得益于二維材料多樣的物理與化學(xué)性質(zhì)，可通過對(duì)二維納米通道的形貌、尺寸、表面特性以及潤濕行為等進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)，以滿足不同的分離需求。

基于團(tuán)隊(duì)多年來在離子分離方向的基礎(chǔ)研究與鹽湖貴稀金屬資源回收等方面的應(yīng)用實(shí)踐，就目前納米級(jí)受限通道內(nèi)離子輸運(yùn)最新研究進(jìn)行了綜述。該綜述從納米通道膜的基本構(gòu)建單元出發(fā)，對(duì)二維納層狀膜的制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控進(jìn)行了概述；基于此，剖析了納米限域通道膜中離子傳輸行為的影響機(jī)制，特別分析了內(nèi)部傳輸路徑的物理結(jié)構(gòu)、受限通道的表面性質(zhì)以及外部環(huán)境對(duì)離子選擇性輸運(yùn)過程的影響；隨后，對(duì)二維納米通道膜在海水淡化、水凈化、資源回收以及能量收集與轉(zhuǎn)換方面的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。最后，論文分別從學(xué)術(shù)和工業(yè)的角度討論了膜結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控、離子傳輸機(jī)制研究以及應(yīng)用方面所面臨的挑戰(zhàn)，為開發(fā)高性能二維納米通道膜及精準(zhǔn)離子分離技術(shù)提供支持，推動(dòng)二維納米通道膜在各個(gè)工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步創(chuàng)新。

“Angewandte Chemie International Edition” 《德國應(yīng)用化學(xué)》是德國化學(xué)學(xué)會(huì)(GDCh)創(chuàng)辦的期刊，自1962年創(chuàng)刊以來，一直是世界化學(xué)研究領(lǐng)域公認(rèn)的最重要核心刊物之一，致力于傳播具有高權(quán)威、高影響力的尖端研究成果。