纳米流体膜已被证明是一种很有前途的渗透能收集候选材料。然而，制备具有精准通道结构的高效离子渗透选择性膜仍然是一个长期的挑战。
近日，沙特阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)赖志平教授展示了一系列基于定向2D COF的高性能渗透能量转换膜，这些膜具有垂直排列的离子渗透选择性纳米流体通道。
文章要点
1）研究人员通过表面工程策略对纳米通道的电荷极性和密度进行调制。通过在通道壁上引入磺酸盐官能团和季铵盐官能团，分别在3.2-25.2和2.5-12.1 mC范围内调节电荷密度。
2）实验结果和分子动力学模拟（MD）揭示了高电荷垂直排列的纳米流体通道在高效和选择性离子传输中的关键作用，从而提高了能量转换性能。
3）在人工海水/河水系统（0.5 M NaCl/0.01 M NaCl）中，最大功率密度输出达到∼43.2 W m−2，性能优于最先进的纳米流体膜。此外，COF膜适用于从多种天然水资源中获取渗透能量。值得注意的是，死海/河流水系统显示出228.9 W m−2的超高功率密度输出，是迄今报道的最高渗透能量转换。
这项工作展示了超薄、取向的2D COF膜在与能源相关的应用和分子/离子选择性传输过程中的巨大潜力。
参考文献
Li Cao et al, MembranesGiant Osmotic Energy Conversion through Vertical-Aligned Ion-Permselective Nanochannels in Covalent Organic Framework, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI：10.1021/jacs.2c04223
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04223
