盐差能广泛存在于江河入海口处,蕴藏量巨大.通过反向电渗析法可将盐差能直接转化为电能,因其利用过程简单无污染,近年来受到广泛关注.二维材料的出现为盐差能发电带来新的契机,规则的纳米孔道与丰富的官能团使得其对外输出功率超过了可...盐差能广泛存在于江河入海口处,蕴藏量巨大.通过反向电渗析法可将盐差能直接转化为电能,因其利用过程简单无污染,近年来受到广泛关注.二维材料的出现为盐差能发电带来新的契机,规则的纳米孔道与丰富的官能团使得其对外输出功率超过了可商业化功率5 W m^(-2);但目前大多研究中盐差能性能测试膜面积仅为3×10^(4)μm^(2),且当测试面积增加时,功率会大幅下降.本文通过简单的真空抽滤法构筑氧化石墨烯与二硫化钼(GOMoS_(2))的2D-2D多层级结构,该结构使得离子选择性膜在较大的面积下仍能保持有序的层状结构,实现高通量高选择性的离子输运,最终输出较高的发电功率.同时,2D-2D结构有效地控制了二维材料膜入水溶胀的问题,提供丰富的表面孔洞与多级层间距,有利于离子的快速选择性运输.大面积膜(面积为3.14 mm^(2),为传统研究的100倍)渗透能测试结果表明,GO-MoS_(2)复合膜的渗透电压与渗透电流都表现优异,在100倍浓度梯度下可获得0.57 W m^(-2)的功率,相较于纯GO薄膜提高了92.7%.2D-2D多层级结构为构筑大面积且制备简单的高效离子选择性薄膜提供了新思路,可为二维材料在盐差能发电乃至海水淡化、气体分离、生物医学等领域的工业化应用提供参考.展开更多
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文摘盐差能广泛存在于江河入海口处,蕴藏量巨大.通过反向电渗析法可将盐差能直接转化为电能,因其利用过程简单无污染,近年来受到广泛关注.二维材料的出现为盐差能发电带来新的契机,规则的纳米孔道与丰富的官能团使得其对外输出功率超过了可商业化功率5 W m^(-2);但目前大多研究中盐差能性能测试膜面积仅为3×10^(4)μm^(2),且当测试面积增加时,功率会大幅下降.本文通过简单的真空抽滤法构筑氧化石墨烯与二硫化钼(GOMoS_(2))的2D-2D多层级结构,该结构使得离子选择性膜在较大的面积下仍能保持有序的层状结构,实现高通量高选择性的离子输运,最终输出较高的发电功率.同时,2D-2D结构有效地控制了二维材料膜入水溶胀的问题,提供丰富的表面孔洞与多级层间距,有利于离子的快速选择性运输.大面积膜(面积为3.14 mm^(2),为传统研究的100倍)渗透能测试结果表明,GO-MoS_(2)复合膜的渗透电压与渗透电流都表现优异,在100倍浓度梯度下可获得0.57 W m^(-2)的功率,相较于纯GO薄膜提高了92.7%.2D-2D多层级结构为构筑大面积且制备简单的高效离子选择性薄膜提供了新思路,可为二维材料在盐差能发电乃至海水淡化、气体分离、生物医学等领域的工业化应用提供参考.