文章来源：FUTURE | 远见
2025年2月13日，Science在线发表了阿卜杜拉国王科技大学Ingo Pinnau、Vincent Tung、上海大学石国升研究员、香港大学Lain-Jong Li和华南理工大学韩宇教授课题组的研究论文，题目为「Engineering grain boundaries in monolayer molybdenum disulfide for efficient water-ion separation」，论文的第一作者为Jie Shen、Areej Aljarb、Yichen Cai、Xing Liu和Jiacheng Min。
选择性分子输运通过纳米多孔膜是许多重要分离和纯化过程的基础。原则上，二维材料（如石墨烯）是制备高性能分离膜的理想选择，因为它们极薄，从而在存在纳米孔的情况下能够最大限度地提高分子输运效率。理论研究表明，在海水淡化和气体分离方面，基于二维材料的膜在渗透性和选择性方面可能远远优于传统的聚合物膜。然而，很难在二维材料上产生具有精确分子尺寸的纳米孔，特别是在大面积上，如实际应用所需。
在此研究中，作者报道了定义明确的八元环（8-MR）孔，通常形成在两个反平行的单层二硫化钼（MoS₂）晶粒的边界上，可以作为有效的水-离子分离的分子筛。晶界密度和8-MR孔的数量可以通过调节晶粒尺寸来调节。优化后的MoS₂膜在正向渗透测试中表现出超高的水/氯化钠选择性和优异的透水性，优于最先进的膜。通过晶界工程在原子薄膜上制造精确的孔结构，为制备适合各种应用的薄膜提供了一条有前途的途径。
图1 | MoS₂晶界处的缺陷结构。
图2 | R-MoS₂和C-MoS₂的显微表征。
图3 | C-MoS₂膜的水-离子分离。
图4 | C-MoS₂-0.26膜分离水-离子的机理。
论文链接：
Shen, J., Aljarb, A., Cai, Y. et al. Engineering grain boundaries in monolayer molybdenum disulfide for efficient water-ion separation. Science, 2025, 387, 776–782. https://doi.org/10.1126/science.ado7489
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