叶婷艳

纳米孔/通道离子分离的研究进展

叶婷艳

（温州大学 化学与材料工程学院，浙江 温州 325035）

生物离子通道通过脂质膜运送特定的离子，同时排斥其他类似的金属离子。但是制备具有选择性运输离子的人工固态纳米通道仍然是一大难题。经过长期的研究，科学家为了克服这一难题，合成制备了各种复合的纳米孔/通道，这些孔/通道可利用材料的小尺寸特性，或者在大尺寸的孔/通道上修改不同的功能材料实现离子筛分。这些工作在离子选择性纳米孔的结构-性能关系上进行研究，为以后的离子分离的研究提供了探究基础。主要介绍了利用复合的纳米孔/通道进行离子筛分的研究进展。

离子分离；纳米孔/通道；选择性；尺寸

自从发现生物离子通道及其在离子筛选中的重要性后，科学家们一直试图创造出模拟生物离子通道具有传输特性的人工结构。在这些生物离子通道中，钾离子通道最具有研究价值，离子通过K+通道的选择性过滤器（SF），使离子快速和选择性渗 透[1]。它包含4个连续的K+结合位点（S1～S4），在细胞外入口（S0）和充满水的中央腔（Scav）中还有两个结合位点[2]。

科学家们通过钾离子通道的运输特性，制备了多种复合的固态纳米孔/通道运用于各种离子筛分方面的研究。这些复合纳米孔/通道能特异性地筛分离子的原因归结为以下4点：纳米孔/通道尺寸的影响、纳米孔/通道表面电荷效应、纳米孔/通道形态的影响、驱动力的影响。基于以上的影响条件，科学家在不同的纳米通道/孔道上修饰不同的功能材料以改变孔/通道的尺寸、表面电荷、形态等并通过调节驱动力来达到离子分离的目的。……