「国家优青」&「国家杰青」联手，最新Nature子刊！

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「国家优青」&「国家杰青」联手，最新Nature子刊！
第一作者：Chengcheng Zhu
通讯作者： 王琛，兰亚乾
通讯单位：南京师范大学，华南师范大学
论文速览
纳米流体膜在获取渗透能方面显示出巨大的潜力。然而，输出功率密度通常受到膜渗透选择性不足的阻碍。
本文提出了一种基于多金属氧酸盐（POMs）的纳米流体等离子体电子海绵膜（PESM），用于高效的渗透能转换。研究团队通过精确控制纳米膜的表面电荷和离子传输动力学，显著提升了渗透能转换的性能。在500倍NaCl梯度下，制备的PESM最大输出功率密度可达70.4 W m-2，通过改变配体到P5W30，输出功率密度进一步提升至102.1 W m-2。
图文导读

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图1：纳米流体PESM的制造过程和渗透能转换的应用。
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图2：PESM的制备和表征。
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图3：PESM的离子选择性和渗透性。
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图4：PESM在不同KCl浓度梯度下的渗透能转换性能。
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图5：PESM在光照下增强的渗透能转换性能的机制。
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图6：基于不同POMs（PW12, P2W18, P5W30）的PESM在渗透能转换中的表现。
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图7：PESM的抗污染和抗菌性能。
总结展望
本研究开发的PESM在渗透能转换方面展现出显著的性能提升，特别是在光照条件下，通过等离子体电子海绵效应，实现了高效的离子传输和能量转换。PESM的最大输出功率密度在500倍NaCl梯度下可达102.1 W m-2，这一结果在同类研究中处于领先地位。
此外，PESM还具备良好的抗污染和抗菌性能，为其在实际水处理和能源转换中的应用提供了有力支持。未来的工作将进一步优化PESM的性能，并探索其在更广泛环境条件下的应用。
文献信息
标题：Polyoxometalate-based plasmonic electron sponge membrane for nanofluidic osmotic energy conversion
期刊：Nature Communications
DOI：10.1038/s41467-024-48613-6

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