纳米纤维对石墨相氮化碳膜表面电荷的调控以及增强渗透发电研究

Study on the Regulation of Surface Charge of Graphite Carbon Nitride Membrane by Nanofibers and Its Enhancedosmotic Power Generation

日益严重的能源问题促使人们寻找新的能源,渗透能作为一种清洁和可持续的能源备受关注。利用反向电渗析技术进行渗透发电具有明显优势,但传统的离子交换膜存在离子选择性不足的问题,导致输出功率较低。石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))固有的横向孔隙率和丰富的表面基团,被认为是渗透能转换的理想材料。通过真空抽滤制备了基于g-C_(3)N_(4)的二维纳米流体膜,纳米纤维则作为“空间电荷”和“联锁剂”。通过调控膜中芳纶纳米纤维(ANFs)和羧基化纤维素纳米纤维(CNFs)的含量可以有效调节膜表面电荷密度,提升阳离子选择性,从而提高输出功率。实验结果表明,输出功率随着ANFs含量的增加而增加,且膜厚度为11.9μm时表现出更优异的渗透能转换性能,其理论最大输出功率达到0.08μW。此外,该纳米流体膜在8个循环内仍表现出优异的离子传输稳定性,有利于长期使用。