清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Horizontally Asymmetric Nanochannels of Graphene Oxide Membranes for Efficient Osmotic Energy Harvesting

反向电渗析 石墨烯 材料科学 离子键合 化学物理 化学工程 能斯特方程 渗透力 纳米技术 离子 化学 电渗析 正渗透 有机化学 物理化学 电极 反渗透 工程类 生物化学
作者
Ki Ryuk Bang,Choah Kwon,Ho Lee,Sangtae Kim,Eun Seon Cho
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:17 (11): 10000-10009 被引量:39
标识
DOI:10.1021/acsnano.2c11975
摘要

Reverse electrodialysis (RED) directly harvests renewable energy from salinity gradients, and the achievable potential power heavily relies on the ion exchange membranes. Graphene oxides (GOs) are considered a solid candidate for the RED membrane because the laminated GO nanochannels with charged functional groups provide an excellent ionic selectivity and conductivity. Yet, a high internal resistance and poor stability in aqueous solutions limit the RED performance. Here, we develop a RED membrane that concurrently achieves high ion permeability and stable operation based on epoxy-confined GO nanochannels with asymmetric structures. The membrane is fabricated by reacting epoxy-wrapped GO membranes with ethylene diamine via vapor diffusion, overcoming the swelling properties in aqueous solutions. More importantly, the resultant membrane exhibits asymmetric GO nanochannels in terms of both channel geometry and electrostatic surface charges, leading to the rectified ion transport behavior. The demonstrated GO membrane exhibits the RED performance up to 5.32 W·m-2 with >40% energy conversion efficiency across a 50-fold salinity gradient and 20.3 W·m-2 across a 500-fold salinity gradient. Planck-Nernst continuum models coupled to molecular dynamics simulations rationalize the improved RED performance in terms of the asymmetric ionic concentration gradient within the GO nanochannel and the ionic resistance. The multiscale model also provides the design guidelines for ionic diode-type membranes configuring the optimum surface charge density and ionic diffusivity for efficient osmotic energy harvesting. The synthesized asymmetric nanochannels and their RED performance demonstrate the nanoscale tailoring of the membrane properties, establishing the potentials for 2D material-based asymmetric membranes.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
jintian完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
田田完成签到 ,获得积分10
19秒前
俊逸吐司完成签到 ,获得积分10
19秒前
科研佟完成签到 ,获得积分10
30秒前
ommphey完成签到 ,获得积分10
41秒前
45秒前
cuncaoxin完成签到,获得积分10
48秒前
咯咯咯完成签到 ,获得积分10
50秒前
猫的毛完成签到 ,获得积分10
53秒前
cuncaoxin发布了新的文献求助10
54秒前
Lynn完成签到 ,获得积分10
55秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
rockyshi完成签到 ,获得积分10
1分钟前
microtsiu完成签到 ,获得积分10
1分钟前
可夫司机完成签到 ,获得积分10
1分钟前
YiXianCoA完成签到 ,获得积分10
2分钟前
ZXneuro完成签到,获得积分10
2分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
2分钟前
JY完成签到 ,获得积分10
2分钟前
wxyinhefeng完成签到 ,获得积分10
2分钟前
fogsea完成签到,获得积分0
2分钟前
BINBIN完成签到 ,获得积分10
2分钟前
齐阳春完成签到 ,获得积分10
2分钟前
aiyawy完成签到 ,获得积分10
2分钟前
爱撒娇的孤丹完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Gary完成签到 ,获得积分10
2分钟前
李爱国应助cuncaoxin采纳,获得10
3分钟前
zzgpku完成签到,获得积分0
3分钟前
wwqing0704完成签到,获得积分10
3分钟前
3分钟前
cuncaoxin发布了新的文献求助10
3分钟前
淞淞于我完成签到 ,获得积分10
3分钟前
ffff完成签到 ,获得积分10
3分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
3分钟前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
4分钟前
孟寐以求完成签到 ,获得积分10
4分钟前
通科研完成签到 ,获得积分10
4分钟前
狼来了aas完成签到,获得积分10
4分钟前
害羞便当完成签到 ,获得积分10
4分钟前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 2390
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4008573
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3548261
关于积分的说明 11298724
捐赠科研通 3282959
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810274
邀请新用户注册赠送积分活动 885976
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811218