高效的盐度梯度能量转换要求膜具有较高的离子电导率和选择性。提高能量转换效率的一种有效方法是使得离子沿膜厚对齐的方向传输，以解决用于能量收集的传统膜的低离子导电性问题。

近日，中国科学院理化技术研究所闻利平研究员，渤海大学Shuhua Hou报道了制备了一种具有优异稳定性和力学性能的自立式共价有机骨架膜（TpPa-SO₃H）。

文章要点

1）研究人员将两个单体Tp和Pa-SO₃H分别溶解在N-甲基吡咯烷酮（NMP）和二甲基亚砜（DMSO）中，得到了均匀的溶液，并将两种溶液充分混合搅拌。在超声波摇晃去除气泡后，将混合溶液混合在烤箱中干净的玻璃片上，控制加热6 d后得到膜，然后将它们放入水中，生产成比例的自立式COF膜（TpPa-SO₃H）。

2）研究人员利用FT-IR、¹³C NMR、XPS、SAXS和TEM等分析方法对TpPa-SO₃H膜进行了表征。研究发现，TpPa-SO₃H膜具有优异的柔性、化学稳定性以及机械强度等特点。

3）高电荷密度的一维纳米通道使TaPa-SO₃H膜具有低电阻和优异的离子传输性能。当膜厚为10.7 μm时，在50倍的盐度梯度下，其功率密度达到5.9 W/m²。研究发现，TaPa-SO₃H膜在盐度梯度能量转换方面的优异性能得益于其低的膜阻力和高的离子选择性。

这项工作突出了COF膜在能量转换方面的潜在应用。

参考文献

Shuhua Hou, et al, Free-Standing Covalent Organic Framework Membrane for High-Efficiency Salinity Gradient Energy Conversion, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202100205

https://doi.org/10.1002/anie.202100205