Efficient isotropic water desalination in anisotropic lamellar nano-channels formed by layered black phosphorus membrane

膜 海水淡化 浓差极化 纳滤 层状结构 材料科学 化学工程 纳米- 过滤(数学) 海水 反渗透 化学 复合材料 地质学 数学 统计 工程类 生物化学 海洋学
作者
Yixiang Li,Yang Liu,Yanmei Yang,Yongqiang Li,Mingwen Zhao,Weifeng Li,Yuanyuan Qu
出处
期刊:Desalination [Elsevier BV]
卷期号:504: 114962-114962 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.desal.2021.114962
摘要

Abstract Recent developments in nanomaterials have greatly advanced the design and fabrication of water filtration membranes and hopefully alleviate the deteriorating freshwater scarcity. In this work, we demonstrated that lamellar stacking of layered black phosphorus (BP) can serve as an efficient membrane for seawater desalination. Using molecular dynamics simulations, we show that the nano-channels inside BP membranes can effectively block ionic passage while maintaining high water flux (~ 30 L/cm2/day/MPa) at a large range of interlayer spacing (9 A to 12 A). Despite the in-plane anisotropy of the BP membrane, the filtration performance of the nano-channels is barely affected by the orientation of the adjacent BP layers. Quantitative potential of mean force analysis indicates that the excellent water filtration performance is attributed to the high energy barriers (>15 kJ/mol) for ions versus the low energy barrier (~ 2 kJ/mol) for water to enter the nano-channels. Moreover, the effect of defects presented in the BP membrane to water filtration has been addressed which is found to hardly affect the filtration performance, indicating the robustness of the BP-based nano-channels. Therefore, the results presented in this study offer a competitive membrane for seawater desalination which is also expected to guide the future design of membrane materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
英姑的应助被111哩采纳,获得10
刚刚
2秒前
inertia完成签到 ,获得积分20
4秒前
Tranquil发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
田様的应助被July采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
俊逸的平卉完成签到 ,获得积分10
7秒前
张新发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
可爱的函函的应助被LH采纳,获得10
8秒前
wenyu_Tan完成签到,获得积分20
9秒前
柚子完成签到,获得积分10
10秒前
nimeng123发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
老袁发布了新的文献求助10
12秒前
传奇3的应助被西陆采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
姚老表发布了新的文献求助200
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
niu发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
妙奇发布了新的文献求助20
14秒前
文承龙完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
Akim的应助被南西采纳,获得10
15秒前
还游发布了新的文献求助10
15秒前
xujian完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
mimimi发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
上官若男的应助被小丸子采纳,获得10
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
华年发布了新的文献求助10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Rosenblum, Global Change Biology 800
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7905334
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9410589
关于积分的说明 20889353
捐赠科研通 7506850
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3361533
关于科研通互助平台的介绍 2499632
邀请新用户注册赠送积分活动 2391727