建大新闻网讯 鉴于全球能源需求不断攀升以及目前传统能源结构对环境造成的严重污染与破坏，寻求环境友好且可持续的替代能源已成为当务之急。蕴藏于高盐工业废水中的盐差能，凭借其丰富的可用性、清洁性和可持续性等特性受到研究者广泛关注。
我校环境与市政工程学院、陕西省膜分离技术研究院王磊教授膜分离技术团队长期致力于离子精准分离领域的基础与应用研究，在海水、盐湖以及工业废水中的资源与能源回收方面取得了重要的研究成果。近期，王磊、王琎教授在国际权威期刊《自然·通讯》上发表题为《二维卟啉基金属有机框架膜的光响应超快离子传输及其在离子能回收中的应用》的最新研究成果，这也是团队继2024年1月在《自然·通讯》上发表《蛭石异质纳米通道膜在实际高盐体系中的渗透能回收》后的又一研究成果。
该文设计了一种基于二维卟啉金属有机框架的仿生纳米流体系统，得益于二维卟啉基金属有机框架固有的纳米多孔结构和水平层间通道，卟啉基金属有机框架膜表现出了极高的离子渗透性，大幅提升了离子电导水平，促进盐差能向电能的高效转化，其发电功率密度达到16.64瓦每平方米（见图1）。
图1.盐差能转化为稳定电能供计算器工作
此外，卟啉基金属有机框架的优异光热转化特性为利用光照控制离子传输提供了可能。通过将太阳能与盐度梯度相结合，增强了离子传输的驱动力，可进一步提高盐差能转化性能，在光照条件下功率密度转化达到非光照条件下的两倍。图2是光热诱导离子传输示意图以及卟啉基金属有机框架膜光热转化性能。
图2.光热诱导离子传输示意图以及卟啉铜膜光热转化性能
值得注意的是，高效的光驱动离子传输打破了盐差能回收对溶液浓度梯度的依赖。在光照条件下，卟啉基金属有机框架膜可在无浓度差体系中实现了0.82瓦每平方米的功率密度。为太阳能/离子能协同回收提供了新的思路，对于实现储备新能源技术、培育未来新质生产力具有重要意义。
论文第一作者为王琎教授，通讯作者为王磊教授、王琎教授和中国科学院理化技术研究所孔祥玉研究员，硕士研究生宋泽源等人为该工作作出了重要贡献，西安交通大学黄博教授、中国科学院福建物质结构研究所徐刚教授也为该研究提供了重要帮助，西安建筑科技大学为论文的第一完成单位。该研究工作得到了国家重点研发计划等基金的资助，陕西省膜分离技术重点实验室、陕西省环境工程重点实验室为研究的开展提供了设备条件。
