纳米限域内的离子输运在 MEMS、生物医学工程、海水淡化、催化等领域有重要研究意义，得到了广泛关注和研究。其中，MXene 和石墨烯作为最具代表的二维结构，研究特征离子在其中的输运规律，尤其是二维膜结构中离子输运通道、特殊传质行为和物理机制，能够为二维结构的功能改性、表界面调控提供理论依据与指导作用。
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四川大学何亮教授课题组和合作者提出了真空抽滤制备层状 MXene-GO 膜的策略，构筑了二维空间限域通道，建立了无限二维通道模型，并通过多种电化学分析和表征方法研究了金属阳离子在电化学环境中的输运差异，包括限域空间中的赝电容和双电层状态的差异、通道内多离子占据位点配对和 MXene 不同堆叠结构中的离子输运。通过对 MXene 和 GO 比例的精准调控，探究其对电压调控离子输运 (Voltage-Gated Ion Transport) 的影响，通过施加电势，可以有效控制二维 MXene 膜通道对无机盐（本论文中为氯化钾）的离子调控，外加负电势和正电势分别增加和减少了通过 MXene 膜的离子排斥反应。研究结果证明 MXene 和 GO 之间的界面相互作用可实现协同提升的离子输运效应。MXene 具有离子的富集作用，GO 具有调节静电势电驱动的作用，外加负电势下的界面阻抗减小，离子扩散加快。栅极电压对膜中离子的调节，使离子传输速率随着电压的升高而逐渐降低。
这一研究工作提出了一种制备同时具有优异离子传输速率和导电性能的 MXene 基二维层状结构的策略，并阐明了 MXene 与 GO 的协同提升离子传输速率的机制，为开发离子器件和海水淡化膜等提供了新思路。
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Facile Preparation of MXene-Graphene Oxide Membrane and Its Voltage-Gated Ion Transport Behavior. Huifang Ouyang, Xufeng Hong, Zhiyuan Zhou, Peng Xu, Hui Tang, Zeyu Ma, Zhuqing Wang, Xiaoqiao Liao, Liang He* (何亮, 四川大学) Phys. Chem. Chem. Phys., 2022. http://doi.org/10.1039/D2CP03867