Otimizando a seletividade por meio da manipulação do empacotamento molecular da membrana para triagem simultânea de cátions e ânions

Avançar membranas com seletividade de soluto-soluto aprimorada é essencial para expandir as aplicações da tecnologia de membranas, no entanto, apresenta um desafio notável. Inspirando-se na seletividade incomparável dos sistemas biológicos, que se beneficiam da organização espacial sofisticada das funcionalidades, postulamos que manipular o arranjo dos blocos de construção da membrana, um aspecto anteriormente dado pouca atenção, pode abordar esse desafio. Demonstramos que otimizar a orientação face a face dos blocos de construção durante a montagem de membranas de estruturas orgânicas covalentes (COF) melhora as interações iônicas-π com íons multivalentes. Esta otimização leva a uma seletividade extraordinária na distinção entre cátions monovalentes e ânions de seus correspondentes multivalentes, alcançando fatores de seletividade de 214 para K + /Al 3+ e 451 para NO 3 − /PO 4 3− . Aproveitando essa característica, a membrana COF facilita a extração direta de NaCl da água do mar com uma pureza de 99,57%. Essas descobertas oferecem uma abordagem alternativa para projetar materiais de membrana altamente seletivos, oferecendo perspectivas promissoras para o avanço de tecnologias baseadas em membranas.