院士领衔，根特大学，Nature Communications!
文摘
2024-11-21 07:30
青海
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水作为一种具有特殊氢键网络的液体，其在不同热力学条件下展现出异常的物理特性，因此在水收集、能量存储等领域具有广泛应用。相比传统的水材料，纳米限制环境中的水因其独特的氢键结构和物理特性，展现出不同于体积水的行为，如在纳米孔道中水的介电常数显著降低，且在孔道尺寸较小的情况下，水分子往往会形成有序的氢键聚集体。纳米限制能够通过调控孔隙尺寸和亲水/疏水特性，进一步改变水的结构和性能，从而对水的应用性能产生显著影响。然而，目前尚缺乏一种因果关系的理解，能够清晰揭示纳米限制与特定亲水吸附位点之间的关系，这也制约了纳米结构材料在水模板应用中的进一步设计。近日，来自根特大学的 Veronique Van Speybroeck教授团队在水的纳米限制行为研究中取得了新进展。该团队设计并制备了具有不同拓扑结构和孔隙尺寸的锆基金属有机框架（MOFs），如UiO-66、UiO-67、MOF-801等，系统性地研究了这些MOFs在不同条件下对水分子吸附与组织化的影响。通过调节MOFs的孔隙尺寸和亲水性，该团队成功地揭示了小孔道有助于水分子在亲水吸附位点处形成有序的水簇，并且在适当的二级吸附位点位置，较大的水簇也能够在适度的吸附条件下形成。利用这一研究方法，团队显著提高了水在锆基MOFs中的组织化能力，为水模板设计提供了新的思路，并成功构建了可调节的水氢键网络模型。这一研究为理解纳米限制条件下水分子的行为及其在水收集等领域的应用提供了重要的理论依据，并为设计高效的水模板材料提供了新的方向。👉 点击左下角“阅读原文”，即可直达原文！💖
