碳基结构（如石墨烯、碳纳米管、富勒烯、芳香环氨基酸、DNA和RNA等1中广泛存在芳香环（一类以碳原子为主体的环状结构，如苯环）。富含π电子的芳香环与离子之间有强的非共价键作用，称之为离子-π作用。本书基于水合离子-π作用，在微尺度下探究具有芳香环的碳基界面盐溶液中水的流动、盐的分离聚集和结晶，以及盐溶液中离子对生物分子特性的影响，主要包括离子-π作用和水合离子-π作用简介；制约碳纳米管净水膜应用的关键性问题——离子被吸附于碳纳米管管口和相应的改良方案；粗碳纳米管内离子的高效收集；离子控制氧化石墨烯膜的层间距并达到出色的离子筛分陛能；常温常压下氯化二钠（Na2C1，钠氯元素比2:1）和氯化三钠（Na3C1，钠氯元素比3:1）等具有反常化学计量比的二维晶体；类石墨表面离子诱导的“分子尺度亲水性”；芳香环在包含离子的水溶液中疏水性的减弱；离子控制含芳香环材料表面的“咖啡环”效应等。 本书适合水的浸润性、水处理、纳流控、二维晶体、储能、新材料开发、生物体系的分子动力学模拟等专业方向的研究生阅读，对相关研究方向的学者也有参考价值。

丛书序
前言
第1章 离子-π作用的理论与实验方法
1.1 离子-π作用简介
1.2 离子-π作用的理论研究
1.2.1 阳离子-π作用
1.2.2 阴离子-π作用
1.2.3 能量分解分析
1.3 离子-π作用的实验测量
1.3.1 核磁共振和质谱方法
1.3.2 红外光谱和紫外光谱方法
1.4 离子-π作用的相关应用
1.4.1 离子-π作用在生物领域的相关应用
1.4.2 离子-π作用在材料科学领域的应用
1.4.3 离子-π作用在能源领域的应用
1.5 本章小结
参考文献
第2章 水合离子-π作用
2.1 引言
2.2 理论计算水合离子-π作用
2.3 力场参数的开发及应用示例
2.4 本章小结
参考文献
第3章 水合阳离子-π作用诱导的碳纳米管堵塞
3.1 引言
3.2 基于水合阳离子-π作用的理论预言
3.3 实验设计及理论分析
3.3.1 水合离子在碳纳米管中的吸附能和势函数
3.3.2 细碳纳米管管口的堵塞效应
3.3.3 堵塞效应的解决方案
3.3.4 粗碳纳米管的开/关转变
3.4 本章小结
参考文献
第4章 粗碳纳米管对（极）稀盐溶液中离子的高效收集
4.1 引言
4.2 极稀水溶液中碳纳米管内壁与溶液中阳离子作用的理论分析
4.2.1 密度泛函理论
4.2.2 分子动力学模拟计算
4.2.3 基于传统化学平衡理论的理论分析
4.3 实验观测浸泡稀盐溶液的粗碳纳米管
4.3.1 实验过程中碳纳米管内溶液的稳定性
4.3.2 在盐溶液中浸泡之后的MWCNT-COOH
4.3.3 高强度电子辐照下MWCNT-COOH内部高浓度NaCl聚集的演变
4.4 本章小结
参考文献
第5章 离子对氧化石墨烯膜层间距的调控及其在离子筛分中的应用
5.1 引言
5.2 量化计算水合阳离子在氧化石墨烯片层之间的运动规律
5.2.1 模型简介
5.2.2 能量分析
5.2.3 离子在石墨烯片层间的动力学分析
5.3 理论计算不同水合阳离子对氧化石墨烯膜层间距的影响
5.4 紫外吸收光谱验证阳离子和氧化石墨烯膜之间的水合阳离子-π作用
5.5 实验验证基于水合阳离子-π作用对氧化石墨烯膜层间距的控制
5.5.1 不同阳离子控制氧化石墨烯膜的层间距
5.5.2 不同离子在氧化石墨烯膜上的吸附
5.5.3 阳离子控制氧化石墨烯膜的层间距稳定性
5.6 基于水合阳离子-π作用控制间距的氧化石墨烯膜的渗透实验
5.6.1 渗透实验方法
5.6.2 基于水合阳离子-π作用的氧化石墨烯膜对离子的控制有效性
5.6.3 KCl控制间距的氧化石墨烯膜对混合离子的渗透速率及离子筛选
5.7 不同浓度阳离子的水合阳离子-π作用对石墨烯膜层间距的控制
5.7.1 不同浓度K+控制的氧化石墨烯膜的层间距
5.7.2 不同浓度K+控制氧化石墨烯膜层间距的机理
5.7.3 不同浓度K+控制的氧化石墨烯膜对Mg2+渗透行为的影响
5.7.4 其他阳离子的浓度效应
5.8 本章小结
参考文献
第6章 常温常压下具有反常化学计量比的二维Na2Cl/Na3Cl晶体
6.1 引言
6.2 实验证实石墨烯基膜表面存在反常化学计量比的二维Na-Cl晶体
6.2.1 XRD的实验结果
6.2.2 紫外光谱的实验结果
6.3 经典动力学模拟预测NaCl不饱和溶液在石墨烯表面形成二维晶体
6.3.1 模型简介
6.3.2 模拟结果及分析
6.4 基于量化计算的石墨烯基底上反常化学计量比二维Na-Cl晶体的可能结构
6.5 常温常压下得到的二维晶体的实验验证
6.5.1 XRD实验
6.5.2 TEM电镜实验确定二维晶体的结构
6.6 反常计量比Na-Cl结构的稳定性的理论分析
6.7 不同化学计量比的Na-Cl晶体的性能
6.8 常温常压与超高压下得到的反常计量比晶体的结构对比
6.9 常温常压下其他二维反常计量比材料
6.10 本章小结
参考文献
第7章 水合阳离子-π作用诱导的分子尺度亲水性
7.1 引言
7.2 宏观尺度下固体表面的亲疏水性质
7.3 微观尺度下固体表面的亲疏水性质
7.4 水合阳离子-π作用在疏水表面诱导的分子尺度亲水性
7.4.1 水合阳离子-π作用诱导石墨表面的盐溶液展现出分子尺度亲水性的理论预言
7.4.2 石墨表面的NaCl溶液在宏观尺度和分子尺度下具有不同亲疏水性质的实验验证
7.4.3 石墨表面的盐溶液具有分子尺度亲水性的理论解释
7.5 诱导分子尺度亲水性的其他因素
7.5.1 表面电荷在疏水表面诱导的分子尺度亲水性
7.5.2 基团修饰在超亲水表面诱导的分子尺度亲水性
7.6 本章小结
参考文献
第8章 二价金属离子提升含芳香环分子的亲水性
8.1 引言
8.2 水合阳离子-π作用与芳香性生物分子水溶性
8.2.1 铜（II）等金属离子与Trp分子之间的阳离子-π作用
8.2.2 溶解度及相关实验结果
8.2.3 阳离子-π作用的实验表征
8.3 本章小结
参考文献
第9章 离子控制含芳香环材料表面的“咖啡环”效应
9.1 引言