存在于海水和淡水之间的渗透能是一种清洁的可再生能源。然而，开发用于收集渗透能的高效、耐用的选择性渗透膜仍然是一个长期存在的瓶颈。

近日，澳大利亚悉尼科技大学汪国秀教授，Dong Zhou，中国科学院理化技术研究所江雷院士报道了通过复制浆膜的结构，开发了一种Pypa-SO₃H/SANF复合膜，用于高效地收集渗透能。

文章要点

1）具有丰富的1D/2D纳米通道的多孔PyPaSO₃H纳米片不仅协同实现超快离子传输，而且由于共价连接的阴离子基团，还能够实现高阳离子渗透选择性。而具有高机械强度的SANF则显著提高了膜的强度和在水中的耐久性。此外，它们还通过增加Pypa-SO₃H 纳米片之间的层间距，进一步提高了离子选择性，增大了跨膜通量。

2）这种功能性Pypa-SO₃H纳米片和SANF的协同效应使渗透能收集膜具有更长的寿命和更高的发电量。PYPA-SO₃H/SANF膜在天然海水/河流水系统中的最大功率密度达到9.6 W m⁻²，显示出巨大的实际应用前景。

3）研究人员通过理论和实验研究，揭示和突出了离子选择性/离子输运动力学与能量转换性能之间的纳米尺度相关性。

这项研究为探索可再生的“蓝色能源”铺平了一条新的道路。此外，这项工作中的仿生设计策略和可控的渗透选择膜的合成可以扩展到广泛的离子传输应用，包括水净化、海水淡化和电池，从而增强了其可持续未来的应用前景。

参考文献

Zengming Man, et al, Serosa-Mimetic Nanoarchitecture Membranes for Highly Efficient Osmotic Energy Generation, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c07392

https://doi.org/10.1021/jacs.1c07392