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  隨著全球能源需求的不斷增長和可再生能源技術(shù)的快速發(fā)展，開發(fā)綠色高效的能量收集與轉(zhuǎn)換方式已成為研究前沿。滲透能量（osmotic energy）因其來源廣泛且穩(wěn)定，被認(rèn)為是未來可持續(xù)能源的一種重要途徑。然而，傳統(tǒng)離子交換膜的穩(wěn)定性不足、離子選擇性受限，難以在復(fù)雜環(huán)境中長期應(yīng)用。因此，如何設(shè)計高效、穩(wěn)定且多功能的納流體膜材料成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

  齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）于得海教授團(tuán)隊提出將金納米粒子（Au NPs）和氨基功能化金屬有機(jī)框架（UiO-66-NH₂），引入氧化石墨烯復(fù)合膜（GO-Au@UiO-66-NH₂-PSSA，簡稱GAUP），不僅優(yōu)化了復(fù)合膜的離子傳輸通道，還賦予了膜材料光響應(yīng)、抗菌和污染物降解等多功能特性。在光照條件下，Au NPs 的局域表面等離子共振（LSPR）效應(yīng)促進(jìn)了熱電子的產(chǎn)生并提升了滲透能轉(zhuǎn)換效率，使得 GAUP 膜的輸出功率密度達(dá)到 16.5 W m^-2。此外，該膜還表現(xiàn)出優(yōu)異的污水處理能力，在光照下可實現(xiàn) 90% 以上的染料降解率，并對革蘭氏陰性細(xì)菌展現(xiàn) 99% 的殺菌效果。GAUP膜成功解決了滲透能源系統(tǒng)和廢水處理中的可持續(xù)性問題，是可持續(xù)納米流體技術(shù)的重要突破，促進(jìn)了可再生能源解決方案與環(huán)境管理的高度融合。

圖1離子聚合物和Au@UiO-66-NH₂協(xié)同增強(qiáng)GO膜及其結(jié)構(gòu)表征

圖2電學(xué)性能及滲透能轉(zhuǎn)換特性

圖3光驅(qū)動滲透能量增強(qiáng)行為

圖4光響應(yīng)性能及其光催化性能

圖5GAUP復(fù)合膜在不同濃度梯度工業(yè)染料廢水和光照條件下的能量收集性能

圖6 離子傳輸性能模擬計算

圖7納米離子通道中不同離子的濃度分布模擬計算及穩(wěn)態(tài)下電流統(tǒng)計分析

  相關(guān)研究成果以“Harnessing plasmonic and nanofluidic synergies with gold‐embedded graphene oxide frameworks for osmotic energy harvesting”為題發(fā)表在Advanced Functional Materials（2025, 10.1002/adfm.202500247）期刊上。齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）為論文唯一單位，輕工學(xué)部2022級碩士研究生趙銳、張蓉蓉為論文共同第一作者，于得海教授為論文唯一通訊作者。本研究得到國家自然科學(xué)基金項目、國家博士后基金特別資助項目、山東省泰山學(xué)者青年專家項目、校（院）科教產(chǎn)融合基礎(chǔ)研究等項目的支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202500247