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制造人工膜为人类提供洁净水，关键是制造出大小相似的通道。[2,3] 商业上使用的渗透膜大多由聚合物制成，其分子链通常随机排列，因此孔径分布较宽。[4] 合成纳米导管，如碳和氮化硼纳米管[5–7] 以及通过有机合成制成的孔[8] ，能够在分子水平上控制通道特性，并已被证明可以使水快速高效地流过它们。[5,6] 然而，制造直径小于 1 纳米 [3,9] 的孔隙仍然具有挑战性，这些孔隙可以阻挡 Na + 、K + 和 Cl – 等小离子。此外，将大量平行的通道组装成边界清晰的膜也是一项技术挑战。[3,4] 二维材料的出现为创建这种小通道提供了进一步的途径。近期的例子包括石墨烯中制成的亚纳米孔[10,11]，以及在氧化石墨烯[12]和二硫化钼层之间组装的二维通道[13]。所得膜表现出选择性离子渗透，但仍然缺乏可以阻止所有离子通过的孔结构。因此，开发具有高离子选择性通道的新型二维材料是十分有必要的，这可以为先进的渗透膜奠定基础。为了应对这一挑战，有人提出利用分子自组装技术辅助辐射诱导交联来创建具有明确孔结构的单分子厚的碳纳米膜（CNM）。[14]我们最近报道了分子通过 Au(111) 表面由三联苯硫醇 (TPT) 单层制备的约 1.2 纳米厚的 CNM 进行传输。 [15] 单层纳米薄膜在低能电子作用下会断裂 TPT 前驱体中的 C H 键，将高度有序的分子结构转化为坚固的可转移交联碳网络（图 1a）。这些纳米膜可允许极高的水流量，同时几乎不渗透非极性分子和原子。这归因于亚纳米通道的高面密度（≈ 10 18 m − 2 ，即每平方纳米 1 个亚纳米孔），极性水分子可以通过这些通道以单行传输。[15,16] 因此，通道密度远远超过其他纳米结构膜达到的≈ 10 14 –10 16 m − 2 。[5,10,17] 因此，这些膜代表了一种潜在的新型 2D 膜，可用于实现高性能
通过碳纳米膜实现超高离子排斥
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