单原子MXene膜

通量高2-3数量级

在Ti空位MXene上构筑不对称Co-N1C2位点,协同分级传质与纳米限域效应,突破催化膜效率-通量-稳定性三元悖论。

Chenchen, Meng · 张少泽 · Feng, Wenliang · Shutao, Wu · Li, Tang · Chen, Kuo · Zhu, Haiou · Meng, Zhang · 陈玲玲

Advanced Functional Materials 2025

具体参数

纯水通量
{'zh': '2157', 'en': '2157'} LMH
微污染物去除率
{'zh': '100', 'en': '100'} %
反应动力学提升倍数
{'zh': '1e5', 'en': '1e5'}
稳定性
{'zh': '130', 'en': '130'} h

技术优势

通量高出几个数量级

通过 Ti 空位介导的原子捕获构建不对称 Co-N1C2 位点,并优化分级传质(类 Knudsen 流动、扩大的外部纳米孔、缩短的传质距离)与纳米限域效应协同,实现超高水通量。

瞬时去除微污染物

纳米限域与 Co-N1C2 位点的电子离域协同活化过一硫酸盐,产生活性氧并加速催化剂介导的电子转移,在 13.2 ms 停留时间内实现 100% 去除。

反应动力学提升巨大

限域效应与电子离域降低形成能垒和扩散距离,反应动力学相对非限域体系提升 10⁵–10⁷ 倍。

结构稳定性好

Co 单原子通过 Ti 空位掺入增强结构完整性,在真实水体中稳定运行 >130 h,Co 流失 <3%。

应用场景