「三院院士」冯新亮领衔！马普所王智勇最新Nature子刊 | 交错堆叠紫精基二维聚合物膜！

背景：二维框架膜（2DFMs）在可持续能量收集中潜力巨大，但受限于大通道或低电荷密度导致的电双层（EDL）覆盖率低。研究目的：本研究旨在通过构建具有极窄纳米通道和高度富集电荷的ABC交错堆叠紫精基二维聚合物膜（sV2DP），提高EDL覆盖率，从而增强阴离子选择性传输和渗透能捕获性能。结论：成功制备了超薄（约50 nm）、全结晶的sV2DP膜，其具有约1.36 nm的三角形纳米通道和+22.4 mC m-2的表面电荷密度。该结构使EDL覆盖率最高提升3.3倍，并在50倍KCl梯度下实现了极高的氯离子转移数（约0.85）和净氯离子通量（电流输出达14.6 kA m-2）。分子动力学模拟揭示了Cl⁻沿c轴的“螺旋状”迁移路径。应用于渗透能发生器时，sV2DP膜在50倍NaCl梯度下峰值功率密度达243 W m-2，并在孔阵列器件中持续稳定发电9天，展现出大规模应用潜力。研究表明ABC堆叠工程是提升2DFM基渗透能采集系统性能的有效策略。