近日，郑州大学化工学院王景涛教授团队在荷电物质（各类盐、染料、有机酸/碱）分离方面取得新进展。团队创新性设计荷电异质结构纳米片，真空抽滤组装为二维层状膜。目前日益严重的资源和环境问题推动着先进膜分离技术的快速发展。然而，已开发的分离膜通常是均质荷电膜，溶液中反离子在通道壁上易形成双电层，压缩传质空间、弱化通道-离子相互作用，制约着膜的离子截留效果。

纳米片表面的正负电荷域在层间通道内自发形成内建电场，且电场方向交替切换，有效弱化通道内的双电层效应。该内建电场迫使荷电物质与通道壁反复碰撞，增大传递过程内能消耗，膜对各类荷电物质均实现高达99%截留能力；内建电场还赋予通道宽的有效传质空间，使得水、乙醇、丙酮等中性分子快速传递（水在低压下通量达19 L/(m2 h bar)）。借助此新型通道，该团队对经典物理学中的类平抛运动模型方程进行纳米尺度下的修正，建立了适用于限域空间的模型方程。该工作有望为纳米通道膜设计开发和限域传质机理研究提供参考。

研究成果以“Built-in electric fields in heterostructured lamellar membranes enable highly efficient rejection of charged mass”为题发表在国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上。论文第一作者为化工学院博士研究生陈冲冲和郑州大学河南先进技术研究院吴晓莉研究员，王景涛教授和天津大学姜忠义教授为共同通讯作者，郑州大学为第一完成单位。

该工作得到了国家重点研发计划和郑州大学学科建设经费的资助支持。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202406113

内建电场主导的高效荷电物质截留