镁离子选择性COF膜

近理想选择性

通过有序纳米通道内的O/N配位位点与氢键网络，同时实现镁离子的选择性传输与超高渗透性，可兼顾渗透发电与离子逻辑控制。

杨立学 · Xu, Yixin · 杜衍 · Feiyao, Yang · Zhou, Yanguang · 王哲 · 王中林 · Wei, Di

Small 2026

具体参数

Mg²⁺迁移数（t₊）

{'zh': '0.98', 'en': '0.98'}

渗透功率密度

{'zh': '636.64', 'en': '636.64'} W m⁻²

电流密度

{'zh': '9213.3', 'en': '9213.3'} A m⁻²

纳米通道直径

{'zh': '13.6', 'en': '13.6'} Å

技术优势

近乎理想的镁离子选择性

迁移数达到0.98，意味着几乎只有镁离子通过，其他离子被有效排斥，可用于高纯度镁离子分离。

超高渗透性

通过O/N配位部分剥离水合壳和C=O···H─O─H氢键网络降低迁移势垒，实现快速镁离子传输。

创纪录的渗透功率密度

在500倍盐度梯度下输出636.64 W m⁻²的功率密度，为盐差能发电提供了高效膜材料。

双功能：发电与离子逻辑

同一种膜既能用于渗透能发电，又能构建离子晶体管和逻辑门，在能量转换和信息处理之间架起桥梁。

应用场景

• 渗透能发电：在500倍盐度梯度下产生高功率密度，可直接用于盐差能发电。
• 离子电子学：Mg²⁺选择性纳米通道使离子晶体管和逻辑运算成为可能。
• 离子传感：选择性离子传输可用于检测或调节Mg²⁺浓度。
• 盐差能电池：将盐度差直接转化为电能，效率高。