來源：《中國科學(xué)報(bào)》 第4版 綜合
發(fā)布時(shí)間：2023-10-18
本報(bào)訊（見習(xí)記者孫丹寧）近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員卿光焱團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種帶正電的自組裝金屬有機(jī)框架（MOF）納米顆粒單層（SAMM）膜。在保證膜完整性的前提下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)SAMM的功能化修飾，并證實(shí)其在滲透發(fā)電領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力。相關(guān)成果發(fā)表于《先進(jìn)功能材料》。
在海洋和河流交界處，通過鹽度梯度產(chǎn)生的滲透能是一種穩(wěn)定且可持續(xù)的能源，通常使用反向電滲析技術(shù)進(jìn)行收集。然而，目前該技術(shù)使用的離子交換膜存在離子選擇性較差、傳質(zhì)不足、膜電阻較大等缺點(diǎn)，阻礙了其在滲透發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，當(dāng)前需要開發(fā)新的離子選擇性膜，實(shí)現(xiàn)高效滲透能的收集。
團(tuán)隊(duì)在前期工作中，開發(fā)了一種摻雜聚乙烯醇和氧化石墨烯的纖維素納米晶自組裝復(fù)合膜，并提出了一種經(jīng)濟(jì)且可持續(xù)的材料制備策略，用于實(shí)現(xiàn)高效滲透能轉(zhuǎn)化。
在上述研究背景和基礎(chǔ)下，團(tuán)隊(duì)又利用聚接枝的UiO-66-NH2納米顆粒，在水-空氣界面自組裝形成致密的帶正電MOF納米顆粒單層膜，并將其轉(zhuǎn)移至多孔陽極氧化鋁膜表面形成異質(zhì)膜。隨后，團(tuán)隊(duì)通過將MOF表面的咪唑分子甲基化，進(jìn)一步將異質(zhì)膜的最大功率密度提升至10.5瓦/平方米。
此外，團(tuán)隊(duì)通過改變MOF材料或接枝在MOF表面功能基團(tuán)的種類，可以制備其他帶電荷的SAMM膜，豐富了離子選擇性膜的類型，為制備具有高離子選擇性和高滲透能收集性能的材料提供了新思路。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202307996
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