Bioinspired Ti3C2TxMXene‐Based Ionic Diode Membrane for High‐Efficient Osmotic Energy Conversion

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作者
Li Ding,Mengting Zheng,Dan Xiao,Zihao Zhao,Jian Xue,Shanqing Zhang,Jürgen Caro,Haihui Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:61 (41): e202206152-e202206152 被引量:125
标识
DOI:10.1002/anie.202206152
摘要

Bioinspired asymmetric nanofluidic ion channels with ionic diode behavior that can boost the osmotic energy (so-called blue energy) conversion are highly desirable, especially if they can be easily constructed and modified. Two-dimensional (2D) metal carbides and nitrides, known as MXenes, combine hydrophilic surfaces and tunable surface charge properties, providing a shortcut to prepare asymmetric nanofluidic ion channels. Here, we report a mechanically robust, flexible, and scale-up-friendly asymmetric Ti3 C2 Tx MXene-based ionic diode membrane with a highly rectified current and demonstrate its potential use in reverse electrodialysis osmotic energy conversion. Under the salinity gradient of synthetic seawater and river water, our ionic diode membrane-based generator's power density is 8.6 W m-2 and up to 17.8 W m-2 at a 500-fold salinity gradient, outperforming the state-of-the-art membranes. The design of MXene-based ionic diode-type membrane provides a facile and general strategy in developing large-scale 2D nanofluidics and selective ion transport.
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