Self-Powered Disinfection Using Triboelectric, Conductive Wires of Metal–Organic Frameworks

摩擦电效应 过氧化氢 纳米技术 材料科学 导电体 水消毒 水流 环境科学 化学 环境工程 电气工程 复合材料 有机化学 工程类
作者
Zheng‐Yang Huo,Yuxin Yang,Jang‐Mook Jeong,Xiaoxiong Wang,He Zhang,Mingdeng Wei,Keren Dai,Peixun Xiong,Sang‐Woo Kim
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:23 (7): 3090-3097 被引量:27
标识
DOI:10.1021/acs.nanolett.2c04391
摘要

Efficient water disinfection is vitally needed in rural and disaster-stricken areas lacking power supplies. However, conventional water disinfection methods strongly rely on external chemical input and reliable electricity. Herein, we present a self-powered water disinfection system using synergistic hydrogen peroxide (H2O2) assisted electroporation mechanisms driven by triboelectric nanogenerators (TENGs) that harvest electricity from the flow of water. The flow-driven TENG, assisted by power management systems, generates a controlled output with aimed voltages to drive a conductive metal-organic framework nanowire array for effective H2O2 generation and electroporation. The injured bacteria caused by electroporation can be further damaged by facile diffused H2O2 molecules at high throughput. A self-powered disinfection prototype enables complete disinfection (>99.9999% removal) over a wide range of flows up to 3.0 × 104 L/(m2 h) with low water flow thresholds (200 mL/min; ∼20 rpm). This rapid, self-powered water disinfection method is promising for pathogen control.
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