Increased ion transport and high-efficient osmotic energy conversion through aqueous stable graphitic carbon nitride/cellulose nanofiber composite membrane

化学工程 材料科学 层状结构 石墨氮化碳 纳米纤维 电导率 纤维素 薄膜复合膜 渗透力 水溶液 纳米技术 化学 复合材料 正渗透 反渗透 有机化学 催化作用 工程类 物理化学 光催化 生物化学
作者
Zongxia Gao,Zhe Sun,Mehraj Ahmad,Yuqian Liu,Haiying Wei,Sha Wang,Yongcan Jin
出处
期刊:Carbohydrate Polymers [Elsevier BV]
卷期号:280: 119023-119023 被引量:45
标识
DOI:10.1016/j.carbpol.2021.119023
摘要

Increased attention has evoked on the utilization of renewable energy, particularly osmotic power as a potential solution to the energy crisis and environmental pollution. Herein, we fabricate graphitic carbon nitride (g-C3N4)/cellulose nanofiber (CNF) composite membranes with tailored lamellar nanochannels for capturing osmotic energy from salinity gradients. Composite membranes exhibiting charge-governed ion conductivity were prepared via co-homogenization of g-C3N4 with CNF and vacuum filtration. Ion conductivity was efficiently modulated by fine-tuning the charge density through controlling the weight content of CNF in the composite membranes. Higher ion conductivity of 0.014 S cm-1 at low concentrations (<10-2 M KCl) was achieved due to the increased charge density of the lamellar nanochannels and the excellent aqueous stability of the membranes. We demonstrate the potential of the composite membranes in nanofluidic osmotic energy conversion, displaying thermo-enhanced power output performance. This work could inspire new designs of cellulose-based nanofluidic devices for improved osmotic energy conversion.
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