TRPM4-Inspired Polymeric Nanochannels with Preferential Cation Transport for High-Efficiency Salinity-Gradient Energy Conversion

化学 选择性 能量转换效率 离子 离子运输机 渗透力 离子键合 盐度 化学工程 组合化学 有机化学 正渗透 热力学 物理 工程类 生态学 生物化学 生物 反渗透 催化作用
作者
Dehua Huang,Kehan Zou,Yuge Wu,Ke Li,Zhehua Zhang,Tianchi Liu,Weipeng Chen,Zidi Yan,Shengyang Zhou,Xiang‐Yu Kong,Lei Jiang,Liping Wen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (24): 16469-16477 被引量:2
标识
DOI:10.1021/jacs.4c02629
摘要

Biological ion channels exhibit switchable cation transport with ultrahigh selectivity for efficient energy conversion, such as Ca2+-activated TRPM4 channels tuned by cation−π interactions, but achieving an analogous highly selective function is challenging in artificial nanochannels. Here, we design a TRPM4-inspired cation-selective nanochannel (CN) assembled by two poly(ether sulfone)s, respectively, with sulfonate acid and indole moieties, which act as cation-selective activators to manage Na+/Cl– selectivity via ionic and cation−π interactions. The cation selectivity of CNs can be activated by Na+, and thereby the Na+ transference number significantly improves from 0.720 to 0.982 (Na+/Cl– selectivity ratio from 2.6 to 54.6) under a 50-fold salinity gradient, surpassing the K+ transference number (0.886) and Li+ transference number (0.900). The TRPM4-inspired nanochannel membrane enabled a maximum output power density of 5.7 W m–2 for salinity-gradient power harvesting. Moreover, a record energy conversion efficiency of up to 46.5% is provided, superior to most nanochannel membranes (below 30%). This work proposes a novel strategy to biomimetic nanochannels for highly selective cation transport and high-efficiency salinity-gradient energy conversion.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
bkagyin应助张证彤采纳,获得10
1秒前
zjx应助张凤采纳,获得10
1秒前
zjx发布了新的文献求助30
2秒前
3秒前
张张发布了新的文献求助10
3秒前
眼睛大大米完成签到,获得积分10
4秒前
xl发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
好好学习完成签到,获得积分10
7秒前
啰友痕武次子完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Hello应助从容的白山采纳,获得10
9秒前
自然的书易完成签到,获得积分10
10秒前
thisnn完成签到,获得积分10
10秒前
莉莉发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
11秒前
语风完成签到,获得积分10
12秒前
科研通AI2S应助花花采纳,获得10
13秒前
HJJHJH发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
来自3602完成签到,获得积分10
14秒前
16秒前
16秒前
活泼山雁发布了新的文献求助10
16秒前
你好发布了新的文献求助10
17秒前
深情安青应助莉莉采纳,获得10
17秒前
17秒前
JamesPei应助专注的问筠采纳,获得10
17秒前
18秒前
xyx完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
从容的白山完成签到,获得积分20
19秒前
yn完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
RNAPW发布了新的文献求助10
20秒前
nsc发布了新的文献求助10
21秒前
搜集达人应助HJJHJH采纳,获得10
21秒前
22秒前
文右三发布了新的文献求助10
22秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2500
Востребованный временем 2500
Hopemont Capacity Assessment Interview manual and scoring guide 1000
Classics in Total Synthesis IV: New Targets, Strategies, Methods 1000
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 700
中介效应和调节效应模型进阶 400
Refractive Index Metrology of Optical Polymers 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3443819
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3039911
关于积分的说明 8979088
捐赠科研通 2728479
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1496582
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 691696
邀请新用户注册赠送积分活动 689228