二维MOF（金属有机框架）的固有孔结构：克服海水淡化过程中渗透性与选择性矛盾的蓝图

《Chemistry of Materials》：Intrinsic Pore Architecture of a Two-Dimensional MOF: A Blueprint for Overcoming the Permeability-Selectivity Trade-Off in Desalination

本文提出基于二维NiF?(pyz)? MOF单层膜的新型水处理技术，其原子级设计的4?孔隙实现高水渗透性和100% Na?/Cl?选择性，较传统人工纳米孔膜具有结构可控、机械稳定等优势，为高效脱盐膜设计提供新思路。

　　

水资源短缺仍然是全球最紧迫的挑战之一，这迫切需要开发下一代海水淡化技术，以克服长期以来水渗透性与离子选择性之间的矛盾。在这里，我们提出了一种基于二维金属有机框架（2D-MOF）单层材料NiF₂(pyz)₂的分子设计方案。该材料具有内在对齐的约4 ?孔径和高度结构规整性。通过系统的全原子分子动力学模拟，我们证明这种单层材料在保持高水渗透性的同时，能够在广泛的压力范围内实现100%的Na⁺/Cl^?分离效率。我们认为这种优异性能得益于低界面水密度、降低的水传输自由能障碍以及高孔面积与表面积比（这一特性通过我们提出的无量纲参数来表征）。与传统的具有人工纳米孔的2D膜相比，后者通常存在制备复杂、孔径分布不均匀和机械性能脆弱等问题，NiF₂(pyz)₂单层材料提供了一种更可靠的替代方案，它具有精确定义的纳米通道，并兼具机械稳定性和耐水热性。这项工作拓展了膜科学中结构-功能关系的研究边界，表明通过原子工程手段调控材料本身的孔隙结构，而非通过后处理制造人工通道，是实现快速且选择性水传输的关键。我们的发现为高效海水淡化膜的合理设计奠定了基础，并为在可持续水净化技术中应用金属有机框架（MOFs）提供了可能的方向。