纳米流体器件已广泛应用于类二极管离子输运和盐度梯度能量转换。新兴的基于纳米通道膜的反向电渗析（RED）纳米流控系统在盐度梯度能量采集方面显示出巨大优势。然而，渗透率和选择性之间的不平衡严重限制了其实际应用。

近日，复旦大学孔彪研究员报道了展示了一种双组分介孔炭-二氧化硅膜材料，并基于界面超组装策略构建了介孔炭-二氧化硅/阳极氧化铝（MCS/AAO）杂化膜。

文章要点

1）杂化膜由MCS（孔径约6.1 nm，带负电荷）和AAO（孔径约80 nm，带正电荷）组成。碳硅含量和MCS层厚度可以适当调节。

2）有序的双组分纳米通道和MCS层的高表面电荷（来源于硅醇、酚羟基和羧基）使杂化膜具有优异的阳离子选择性、二极管状离子传输以及温度和pH调节的高性能盐度梯度能量转换性能。

3）在人工海水和河水混合条件下，MCS/AAO杂化膜的最大功率密度可达5.04 W/m²，比介孔碳/AAO（MC/AAO）和MS/AAO分别提高了71%和12%。此外，MCS层的“钢筋混凝土”结构使MCS/AAO杂化膜具有优异的热稳定性。另外，介孔聚合物的引入带来了疏水区和羧基官能团。因此，MCS/AAO具有温度和pH调节的智能离子传输特性，在T=323 K和pH=11.02条件下分别获得了5.99 W/m²和8.60 W/m²的高性能。

4）MCS层上的硅醇和羧基还可以进一步功能化，从而为下一代检测和识别小分子的智能红色纳米流体系统提供了一条途径。

这项研究表明，MCS/AAO杂化膜在类二极管离子传输、温度和pH调节的盐度梯度能量转换等方面具有巨大的应用优势。

参考文献

Shan Zhou, et al, Interfacial Super-Assembly of Ordered Mesoporous Carbon-Silica/AAO Hybrid Membrane with Enhanced Permselectivity for Temperature- and pH-Regulated Smart Ion Transport, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202110731

https://doi.org/10.1002/anie.202110731