工程設(shè)計的非對稱非均相離子選擇膜因其提高了利用不同鹽度離子溶液滲透能的效率而成為人們關(guān)注的焦點。然而，要同時實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，就必須有效地減少兩層之間有害界面裂縫的形成。
近日，莫納什大學(xué)Huanting Wang，北京航空航天大學(xué)Ying Zhu采用一種簡單的涂層方法，大規(guī)模地制備了電荷梯度磺化聚醚醚酮(SPEEK)膜(CG-SPEEK)。
文章要點
1）作為一種滲透能發(fā)生器，CG-SPEEK膜的輸出功率密度為9.2Wm?2，具有極高的陽離子選擇性(0.99)，在50倍NaCl濃度梯度下的能量轉(zhuǎn)換效率為48%。
2）結(jié)果強(qiáng)調(diào)了CG-SPEEK的離子二極管效應(yīng)，由電荷密度梯度驅(qū)動，加速陽離子傳輸，同時抑制離子濃度極化。
3）密度泛函數(shù)理論計算提供了進(jìn)一步的見解，揭示了通過CG-SPEEK膜的Na+離子輸運的能壘低于通過均勻SPEEK膜的能壘。
這項工作不僅提高了我們對離子傳輸動力學(xué)的理解，而且還建立了CG-SPEEK膜作為高效滲透能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用的有前途的候選者。
參考文獻(xiàn)
Yumeng Guo, et al, Charge-Gradient Sulfonated Poly(ether ether ketone) Membrane with Enhanced Ion Selectivity for Osmotic Energy Conversion, ACS Nano, 2024
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c11944
