专栏名称: 高分子科学前沿
高分子界新媒体:海内外从事高分子行业及研究的小分子聚合起来
今天看啥  ›  专栏  ›  高分子科学前沿

中科院理化所闻利平研究员团队《JACS》:受TRPM4启发!Cation-π助力高效盐差能转换!

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-07-21 07:50
    

主要观点总结

本文介绍了中科院理化所的研究团队如何利用生命体中的TRPM4阳离子选择性通道的结构特点,通过组装技术制备了具有优异阳离子选择性的纳米通道膜(CNM)。该膜在盐差能转换方面表现出高效率,最大输出功率密度达到5.7 W m-2,能量转换效率高达46.5%。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及重要性

盐差能是一种可持续的绿色能源。传统离子传输膜的离子选择性较低,限制了盐差能的转换效率。提高离子传输膜的离子选择性是实现高效率盐差能转换的关键。

关键观点2: 研究方法与策略

研究团队受到生命体中TRPM4阳离子选择性通道的启发,通过组装技术制备了CNM。利用cation-π和离子相互作用构筑了Na+激活的埃米级离子通道,实现了优异的阳离子选择性。

关键观点3: 研究成果与表现

CNM在50倍盐度梯度下表现出超高的阳离子选择性,Na+迁移数达到0.982,远高于Cl-迁移数。最高输出功率密度为5.7 W m-2,能量转换效率高达46.5%。长期运行中性能没有明显衰减,具有应用可行性。

关键观点4: 研究意义与展望

该研究提供了一个有效的阳离子选择性通道构筑策略,可以应用于离子选择性传输相关的应用中。对于盐差能的开发利用具有重要意义,有助于推动绿色能源领域的发展。


文章预览

盐差能是一种存在于不同浓度盐溶液中的可持续绿色能源,可以通过反向电渗析装置将直接其转换为电能。离子传输膜是反向电渗析装置的核心组件,其阴/阳离子选择性决定系统的能量转换效率。传统离子传输膜的离子选择性较低,致使系统的盐差能转换效率普遍低于30%,这极大地限制了盐差能的推广应用。目前,如何大幅提升离子传输膜的离子选择性,以实现高效率的盐差能转换是一个亟待解决的难题。 为了解决这个问题, 中科院理化所 闻利平 、 孔祥玉 、 周圣阳 团队 向自然学习,借鉴了生命体中的TRPM4阳离子选择性通道的结构特点 。 TRPM4通过多肽链上的4个氧原子与Ca 2+ 配位,诱导了通道的结构转变,构筑了通过cation-π等非共价相互作用组装的阳离子选择性通道。TRPM4在通道尺寸和电荷的协同作用下,可以实现Na + 的高选择性传输。作者通 ………………………………

原文地址:访问原文地址
快照地址: 访问文章快照
总结与预览地址:访问总结与预览