我院刘佩老师在研究离子传输和渗透能量转换方面取得了新进展。随着全球能源危机和环境污染问题的日益严峻，开发高效、可再生的能源转换技术显得尤为重要。传统的废弃酸碱处理通常伴随着能量的浪费，因为它们在工业过程中产生的废酸和废碱溶液往往直接中和后排放到环境中。然而，如果能够有效地捕获这些反应中释放的能量，不仅可以减少环境污染，还能为人类活动和工业提供持续的电力需求。基于此，研究人员一直在探索如何通过纳米流体系统高效地从酸碱中和反应中获取能量。纳米流体学是研究纳米尺度下流体传输的科学，包括离子和分子的传输。智能纳米流体学在能量转换方面显示出巨大潜力，但离子传输受到均质膜均匀电荷分布和浓度极化的限制，导致能量转换效率不理想。因此，开发新型异质结构材料，以促进离子传输和提高能量转换效率，成为了该领域的研究热点。

基于此，他们报道了一种基于氧化石墨烯（GO）的异质结构膜，该膜能够有效地从酸碱中和反应中收集离子能量。通过构建具有双极结构的异质GO纳米流体系统，研究人员实现了高达29.58 W/m²的输出功率密度，这一成果比使用均质单极pGO和nGO膜的性能分别提高了712%和117%。通过实验和理论模拟相结合的方式，创新性地揭示了不对称电荷分布和中和反应在促进限域离子传输过程中的协同作用机制。异质结构促进了离子的互补双向扩散，提高了离子通量，同时中和反应维持了化学势梯度，两者共同作用实现了高效的电荷分离和离子扩散，从而提升了能量转换性能。该研究为从酸碱中和中获取电能提供了理想平台，展示了化学辅助因素在增强化学势驱动能量转换方面的潜力。

相关文章以“Harvesting ionic power from neutralization reaction through heterogeneous graphene oxide membrane”为题，发表在化学类TOP期刊《Chemical Science》上。文章第一作者是郑州大学直聘研究员刘佩，通讯作者为本院刘佩研究员以及中国科学院理化技术研究所的闻利平研究员，郑州大学河南先进技术研究院是第一完成单位。

文章链接：https://doi.org/10.1039/D4SC04639K