基于膜的反向电渗析被全球公认为是一种有前景的利用渗透能的技术。然而，由于现有膜材料的防污能力较差，其实际应用受到很大限制。

有鉴于此，中国科学技术大学张振教授、济南大学Yizhong Lu、淮北师范大学马东伟教授、新加坡科技研究局化学、能源和环境可持续性研究所席识博研究员等报道基于天然细胞色素c氧化酶（CcO）的结构和功能模型的启发，首次使用原子结构精确的同核双原子Fe构筑理论具有优异防污能力的高性能渗透能转换膜。

本文要点

（1）

通过合理调整双原子铁位点的原子构型，可以精确地设计氧化酶样活性，从而提高离子通量和防污能力。具有嵌入纤维素纳米纤维中的直接Fe-Fe基序结构的复合膜（CNF/Fe-DACs-P）超过了最先进CNF膜的性能，功率密度达到~6.7 W m⁻²，抗菌性能提高44.5倍。

（2）

结合实验表征和DFT理论计算模拟，发现具有金属-金属相互作用的同核双原子铁位点能够对中间体的平衡吸附和解吸，从而实现优异的氧化酶样活性、增加离子通量和优异的抗菌活性。

参考文献

Zhe Li, Donghai Wu, Qingchen Wang, Qixiang Zhang, Peng Xu, Fangning Liu, Shibo Xi, Dongwei Ma, Yizhong Lu, Lei Jiang, Zhen Zhang, Bioinspired Homonuclear Diatomic Iron Active Site Regulation for Efficient Antifouling Osmotic Energy Conversion, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202408364

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202408364