黑龙江
黑龙江网讯（记者 徐楠）近日，国际顶级期刊《Advanced Functional Materials（先进功能材料）》（中科院一区、Top期刊，影响因子18.5）在线刊登了黑龙江大学化学化工与材料学院本科大二学生关于“能带结构匹配的半导体纳流体用于光-电-离子介导的超高渗透能转换”的最新科研成果。
《Advanced Functional Materials（先进功能材料）》期刊论文信息页：指导教师付宏刚教授为本文第一通讯作者，2023级本科生闻治瑄为论文第一作者
随着全球能源危机的加剧以及环境污染问题的日益严峻，新型清洁能源的探索与利用已成为当前科研领域亟待解决的核心议题。在海洋与淡水交汇的独特生态环境中，盐差能作为一种蕴藏量巨大、环境友好且可持续利用的能源形式，开发潜力巨大，被赋予了“蓝色能源”的美誉。反向电渗析技术作为一种前沿的转换技术，能够将盐差能直接且高效地转换为电能，该技术的核心组件在于高性能离子选择性膜材料。然而，传统离子选择性膜材料因离子传输阻力显著、能量转换效率低下等固有缺陷，严重阻碍了输出功率密度的进一步提升，进而难以满足实际应用中对于高效、稳定能源输出的迫切需求。
图为器件测试及二维纳流体中能带结构示意
图示材料功率密度及稳定性
针对这一难题，黑龙江大学2023级环境科学专业本科生闻治瑄依托功能无机材料化学教育部重点实验室，在付宏刚教授的指导下，成功设计并制备了基于能带结构匹配的二维半导体纳米片的纳流体器件，该器件展现出II型异质结结构特征。其独特的非对称通道结构以及优化的表面电荷分布策略，显著降低了浓差极化效应的影响。同时，通过构建高效的半导体异质结，实现了连续的电子-空穴对分离，进而产生了内建电场，有效减缓了跨膜电势的降低，促进了“光-电-离子”转换过程的连续性。在光照条件下，该器件在等渗溶液中展现出了2.55 μA cm⁻²的光电流输出性能，有效地利用光能促进了离子的跨膜传输。尤为重要的是，该器件的盐差转换输出功率密度达到了890 W m⁻²。这一创新设计为实现光能、渗透能等清洁能源的综合高效利用提供了切实可行的途径。
多年来，化学化工与材料学院秉持“科研育人”理念，创新构建了本科生科研能力培养体系。学院通过建立“导师-研究生-本科生”三级联动机制，系统性地将本科生纳入专业实验室科研团队。在培养过程中，学院注重营造沉浸式学术氛围，实施“理论教学-实验训练-科研实践”三位一体的培养模式，有效促进了学生在专业知识与实践技能方面的深度融合。学院将继续秉承以生为本的教育理念，积极投身创新型人才培养的积极探索。（图片由黑龙江大学提供）
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