Modulating the Interlayer Spacing of Montmorillonite 2D Nanofluidic Membranes by Cation Intercalation for Osmotic Energy Conversion

插层(化学) 蒙脱石 材料科学 化学工程 能量转换 渗透 无机化学 化学 热力学 复合材料 生物化学 物理 工程类
作者
Shuyu Li,Wenyi Guo,Yixuan Li,D.L. Sun,Xingyu Yu,Zhaoyue Liu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (34): e2506206-e2506206 被引量:1
标识
DOI:10.1002/smll.202506206
摘要

Abstract 2D nanofluidic membranes constructed from naturally abundant clay minerals show great potential for harvesting osmotic energy from salinity gradients between seawater and river water. However, their power generation performance is limited by the tradeoff between ion selectivity and ion flux. Herein, a montmorillonite (MMT) 2D nanofluidic membrane is developed by partially substituting interlayer Na⁺ with the organic cation Ru(bpy) 3 2+ , thereby achieving a nanoscale modulation of interlayer spacing while maintaining its high cation selectivity. The resultant intercalated membranes exhibit a surface‐charge‐governed ion transport property. Under a 50‐fold salinity gradient formed by 0.5/0.01 m KCl, the 2D membrane with an optimized interlayer spacing exhibits a maximum power density of 5.30 W m −2 , which is potentially boosted to be 10.05 W m −2 in a hypersaline solution (0.06/3 m ) with the same gradient. This work provides an effective strategy to modulate the interlayer spacing of 2D nanofluidic membranes for enhanced osmotic energy conversion performance.
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