Low‐Friction Graphene Oxide‐Based Ion Selective Membrane for High‐Efficiency Osmotic Energy Harvesting

材料科学 石墨烯 化学工程 离子 离子运输机 渗透力 化学物理 两亲性 纳米技术 聚合物 复合材料 有机化学 化学 正渗透 反渗透 工程类 生物化学 共聚物
作者
Dejuan Wang,Zequn Wang,Jialin Chen,Hui Zhi,Yongxu Liu,Jiebin Tang,Ningbo Li,Yafang Zhang,Meng An,Hong Liu,Guobin Xue
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (3) 被引量:39
标识
DOI:10.1002/aenm.202302262
摘要

Abstract Graphene‐based laminate membranes with selective ion‐transport capability show great potential in renewable osmotic energy harvesting. One of the great challenges is to reduce the overall energy barriers while remain the high ion selectivity in the transmembrane ion transport process. Here, a strategy is proposed to break the trade‐off between ion selectivity and permeability in laminar nanochannels using amphiphilic molecules as modifier, which enhances the surface charge density of nanochannel by loading more ion polymer with polar head and lows the frictional force of ion transport with hydrophobic tail. The conversion efficiency can reach to 32% in osmotic energy harvesting (0.5 m /0.01 m concentration gradient) after adopting this modifier. During the process of mixing real river water and seawater, the maximum power density can reach to 13.38 W m −2 . The amphiphilic molecules also bind adjacent nanosheets, endowing the membrane's strong mechanical strength and high stability in aqueous solution. This work can open up a new way to regulate the transmembrane ion transport in 2D laminate membranes.
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