今天从中国科学院金属研究所获悉，该所沈阳材料科学国家研究中心任文才研究员、成会明院士团队，前不久制备出一类由二维过渡金属磷硫化物纳米片组装而成的膜，并发现其过渡金属空位使该类薄膜具有超快的离子传输性能。该成果已于近日由国际学术期刊《科学》发表。
据任文才介绍，纳米孔道中的离子传输，对能量存储和转换应用至关重要，如质子和锂离子传导膜，分别是燃料电池和锂离子电池的关键材料。目前，杜邦公司生产的Nafion膜是最常用的商业质子传导膜，质子传导率可达0.2S/cm。然而，在高温低湿条件下，由于含水量的降低，其性能会发生严重衰减。
近年来，科技界先后发展了多种质子传导膜，包括基于MOF、生物材料和氧化石墨烯的膜材料，但性能较Nafion膜仍有很大差距。如今，中科院金属所研究人员发现的离子传导膜，在90℃和98%相对湿度条件下的传导率高达0.95S/cm——这是当前已报道的水相质子传输材料的性能最高值。
研究人员还发现，这一材料具有超快的锂离子传导特性，证明了空位诱导离子快速传输的普适性。而这，将为设计与开发高性能离子传导膜提供一种新思路。
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