La séparation efficace des ions issus de saumures concentrées est essentielle pour une utilisation durable des ressources en eau, un déchet liquide zéro et la récupération stratégique des ions, mais cela reste un défi considérable pour les membranes sélectives aux ions (ISMs) conventionnelles. Les ISMs existantes reposent sur de faibles interactions ion-pores, limitant leur applicabilité aux solutions diluées, tandis que les conceptions à liaison plus forte imposent souvent de fortes barrières de diffusion qui suppriment le flux. Ici, nous rapportons une ISM supramoléculaire dans laquelle des macrocycles de 18-crown-6 (18C6) sont intégrés dans les nano-canaux unidimensionnels de cadres organiques covalents (COFs), formant une architecture à double canal ─ des voies supramoléculaires pour les cations et des canaux libres séparés par des macrocycles pour les anions. Ce design minimise l'interférence ionique tout en permettant une forte reconnaissance des ions monovalents et un transport rapide. En conséquence, la membrane 18C6-COF fonctionne efficacement dans des solutions concentrées, atteignant une haute sélectivité (SK+/Mg2+ = 254,7) et une rapide perméation (PK+ = 2403 mmol m-2 h-1), surpassant les ISMs de pointe. Les résultats expérimentaux et de simulation montrent que les cations monovalents migrent rapidement à travers les canaux 1D alignés de 18C6 via un processus similaire à un knock-on, même sous de fortes interactions ion-pores, surmontant le compromis traditionnel entre affinité de liaison et cinétique de transport. Cette étude jette les bases du développement de membranes avec de fortes interactions ion-canaux pour la séparation de sels mélangés à haute concentration.
Li et al. (Mercredi,) ont étudié cette question.