Engineering grain boundaries in monolayer molybdenum disulfide for an efficient water/ion separation

材料科学 单层 钼 晶界 化学工程 二硫化钼 离子 二硫键 纳米技术 无机化学 冶金 化学 有机化学 生物化学 微观结构 工程类
作者
Yu Han,Jie Shen,Areej Aljarb,Yichen Cai,Xing Liu,Jiacheng Min,Yingge Wang,Chenhui Zhang,Cailing Chen,Mariam Hakami,Jui‐Han Fu,Hui Zhang,Guanxing Li,Xiaoqian Wang,Zhuo Chen,Jiaqiang Li,Xinglong Dong,Vincent Tung,Guosheng Shi,Ingo Pinnau
出处
期刊:Research Square 被引量:1
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-2630063/v1
摘要

Abstract Atomically thin two-dimensional (2D) materials have long been considered as ideal platforms for developing separation membranes. However, it is difficult to generate uniform subnanometer pores over large areas on 2D materials. Herein, we report that the well-defined defect structure of monolayer MoS2, namely, eight-membered ring (8-MR) pores typically formed at the boundaries of two antiparallel grains, can serve as molecular sieves for efficient water/ion separation. The 8-MR pores (4.2 × 2.4 Å) in monolayer MoS2 allow rapid single-file water transport while rejecting various hydrated ions. Further, the density of grain boundaries and, consequently, the density of pores can be tuned by regulating the nucleation density and size of MoS2 grains during the chemical vapor deposition process. The optimized MoS2 membrane exhibited an ultrahigh water/NaCl selectivity of ~6.5 × 104 at a water permeance of 232 mol m−2 h−1 bar−1, outperforming the state-of-the-art desalination membranes. When used for direct hydrogen production from seawater by combining the forward osmosis and electrochemical water splitting processes, the membrane achieved ~40 times the energy conversion efficiency of commercial polymeric membranes. It also exhibited a rapid and selective proton transport behavior desirable for fuel cells and electrolysis. The bottom-up approach of creating precise pore structures on atomically thin films via grain boundary engineering presents a promising route for producing large-area membranes suitable for various applications.
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
ning完成签到,获得积分10
2秒前
爱笑的听云完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
七七八八完成签到 ,获得积分10
3秒前
keep完成签到,获得积分10
3秒前
wifies发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
游悠悠完成签到 ,获得积分10
9秒前
清晨发布了新的文献求助10
9秒前
Owen的应助被无限的惜海采纳,获得10
9秒前
10秒前
10秒前
花小羊完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
Ai发布了新的文献求助10
12秒前
华仔的应助被CC采纳,获得10
12秒前
杭泽给杭泽的求助进行了留言
13秒前
小蘑菇的应助被瑾年采纳,获得10
13秒前
皖医梁朝伟完成签到 ,获得积分0
14秒前
田様的应助被科研通管家采纳,获得10
14秒前
14秒前
李健的应助被vevive采纳,获得10
14秒前
NexusExplorer的应助被科研通管家采纳,获得10
14秒前
斯文败类的应助被vevive采纳,获得10
14秒前
搜集达人的应助被科研通管家采纳,获得10
14秒前
bkagyin的应助被科研通管家采纳,获得10
14秒前
今后的应助被科研通管家采纳,获得10
14秒前
14秒前
传奇3的应助被科研通管家采纳,获得10
15秒前
彭于晏的应助被科研通管家采纳,获得20
15秒前
Charming完成签到,获得积分10
15秒前
传奇3的应助被科研通管家采纳,获得10
15秒前
完美世界的应助被lll采纳,获得10
16秒前
Richard完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
花小羊发布了新的文献求助10
16秒前
16秒前
乐乐的应助被左惋庭采纳,获得10
16秒前
辛夷发布了新的文献求助10
17秒前
研友_Zel1Dn完成签到,获得积分10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Computational Chemical Reaction Engineering: Modeling, Simulation, and Design with MATLAB 600
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Deformation and Fracture of the Lumbar Vertebral End Plate 500
CLSI C56QG Examples of Hemolyzed, Icteric, and Lipemic/Turbid Samples Quick Guide 400
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 内科学 物理 有机化学 化学工程 生物化学 复合材料 光电子学 细胞生物学 心理学 量子力学 催化作用 物理化学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7803473
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9337558
关于积分的说明 20486687
捐赠科研通 7395479
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3327178
关于科研通互助平台的介绍 2474274
邀请新用户注册赠送积分活动 2345340