2024.01.24

喜報丨我院科研成果又登《Nature》子刊！

近日，我院又在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》（Nature Communications）上發(fā)表題為《蛭石異質(zhì)納米通道膜在實際高鹽體系中的滲透能回收》（“Unlocking Osmotic Energy Harvesting Potential in Challenging Real-World Hypersaline Environments through Vermiculite-Based Hetero-Nanochannels”）的最新研究。該研究也是繼團(tuán)隊2020年在《自然-通訊》發(fā)表相關(guān)研究成果后，再次在膜分離領(lǐng)域取得的新突破。論文第一作者為西安建筑科技大學(xué)王琎教授，通訊作者為膜分離團(tuán)隊帶頭人王磊教授、王琎教授和蘇州大學(xué)周柯教授。碩士研究生崔崢、博士研究生李尚真等人為該研究作出了重要貢獻(xiàn)，西安建筑科技大學(xué)為論文的第一完成單位。該研究工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等基金的資助，陜西省環(huán)境工程重點(diǎn)實驗室、陜西省膜分離技術(shù)重點(diǎn)實驗室、學(xué)校分析測試中心以及國家超算西安中心建大分中心也為研究開展給予了重要支持。實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和，是中國對世界的莊嚴(yán)承諾，也是中國貫徹新發(fā)展理念、構(gòu)建新發(fā)展格局、推動高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)在要求。為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，提高新能源和清潔能源的占比，開發(fā)綠色新型能源以替代高碳能源已成為一項重要課題。近年來，蘊(yùn)藏于海水、鹵水和高鹽工業(yè)廢水等自然與工業(yè)資源中“藍(lán)色能源”——滲透能，因其儲量大、可再生等特點(diǎn)，受到了研究者的廣泛關(guān)注，具有離子分離特性的功能薄膜是滲透能回收的關(guān)鍵。然而，在實際滲透能的回收過程中，水體的高鹽濃度往往導(dǎo)致分離膜的離子選擇性和擴(kuò)散性發(fā)生大幅下降，從而嚴(yán)重制約了該項技術(shù)的應(yīng)用與推廣。蛭石納米通道膜針對上述問題，膜分離團(tuán)隊開發(fā)了基于二維蛭石納米材料的異質(zhì)納米通道膜，通過獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了“初步富集+二次分離”的離子輸運(yùn)過程。得益于此，即使在高濃度鹽度為5M（鹽度梯度為500倍）的極端條件下，蛭石納米通道膜仍表現(xiàn)出高效穩(wěn)定的滲透能回收性能，輸出功率密度（Pmax）可達(dá)到33.76W/㎡ 。為了進(jìn)一步證明該體系在實際高鹽環(huán)境滲透能收集場景中的應(yīng)用性能，團(tuán)隊選用多種青海當(dāng)?shù)氐膶嶋H鹽湖鹵水進(jìn)行了驗證，并獲得了最高25.9W/㎡的功率密度。該工作展現(xiàn)了在實際高鹽鹵水、工業(yè)廢水中實現(xiàn)滲透能有效收集的潛力，對于可持續(xù)能源的發(fā)展具有重要的意義?！俺醪礁患?二次分離”分離機(jī)制示意圖分子動力學(xué)模擬離子在蛭石納米通道內(nèi)的輸運(yùn)過程我院團(tuán)隊長期專注于離子分離領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究以及海水、鹽湖、工業(yè)廢水中的資源與能量回收的實際應(yīng)用。2023年，團(tuán)隊圍繞環(huán)境廢棄物有價資源回收、離子精準(zhǔn)分離、鹽差能回收和分離膜污染防控等方面開展大量基礎(chǔ)研究工作，在Energy & Environmental Science（back cover，影響因子32.5）、Angewandte Chemie International Edition（影響因子16.6）、Advanced Functional Materials（影響因子19.0）等國際頂級期刊共發(fā)表SCI 論文30篇，總影響因子達(dá)288.1。...