纳米约束中的离子输运具有离子整流、离子选择性和离子门控等显著特征，在海水淡化、水处理和能量转换等领域具有潜在的应用前景。二维纳米流体提供了利用这一现象捕捉渗透能量的平台。然而，在电荷密度不足的情况下，进一步提高功率输出是具有一定的挑战性。
近日，中科院理化技术研究所闻利平报道了设计了一种GO基复合膜作为离子传输的纳米流体器件。
文章要点
1）研究人员引入一维带电芳纶纳米纤维（ANF）作为交联剂，对二维GO纳米片进行交联。研究发现，这种珍珠层状的结构赋予了GO/ANF化学和物理上的坚固性。此外，GO纳米片上的含氧基团和ANF上丰富的酰胺基团可以形成氢键，这对于防止膜膨胀和稳定层间距至关重要。而D间距的稳定使得离子可以通过GO/ANF膜进行精确选择性传输。
2）复合膜的离子传输呈现典型的表面电荷控制特征，为盐度梯度下的渗透发电提供了前提条件。因此，利用空间电荷供体ANF实现的超高离子选择性，使人工河水和海水的渗透输出功率密度提高到5.06 W/m2。此外，串联膜的组合可以提供1.61 V的输出电压来为电子设备供电。
这项工作为具有良好离子传输性能和渗透功率转换性能的二维膜设计提供了有效的指导。
参考文献
Jianjun Chen, et al, Biomimetic Nanocomposite Membranes with Ultrahigh Ion Selectivity for Osmotic Power Conversion, ACS Cent. Sci., 2021
DOI: 10.1021/acscentsci.1c00633
https://doi.org/10.1021/acscentsci.1c00633
