Horizontal Transport in Ti3C2Tx MXene for Highly Efficient Osmotic Energy Conversion from Saline‐Alkali Environments

碱金属 生理盐水 化学 材料科学 环境科学 有机化学 医学 内科学
作者
Qian Han,Puguang Peng,Hongzhao Fan,Zhe Yang,Lixue Yang,Yanguang Zhou,Dan Tan,Feiyao Yang,Morten Willatzen,Gehan Amaratunga,Zhong Lin Wang,Di Wei
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (48) 被引量:6
标识
DOI:10.1002/anie.202414984
摘要

Abstract Osmotic energy from the ocean has been thoroughly studied, but that from saline‐alkali lakes is constrained by the ion‐exchange membranes due to the trade‐off between permeability and selectivity, stemming from the unfavorable structure of nanoconfined channels, pH tolerance, and chemical stability of the membranes. Inspired by the rapid water transport in xylem conduit structures, we propose a horizontal transport MXene (H‐MXene) with ionic sequential transport nanochannels, designed to endure extreme saline‐alkali conditions while enhancing ion selectivity and permeability. The H‐MXene demonstrates superior ion conductivity of 20.67 S m −1 in 1 M NaCl solution and a diffusion current density of 308 A m −2 at a 10‐fold salinity gradient of NaCl solution, significantly outperforming the conventional vertical transport MXene (V‐MXene). Both experimental and simulation studies have confirmed that H‐MXene represents a novel approach to circumventing the permeability‐selectivity trade‐off. Moreover, it exhibits efficient ion transport capabilities, addressing the gap in saline‐alkali osmotic power generation.
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