由二維(2D)結(jié)構(gòu)塊（例如氧化石墨烯(GO)）組裝而成的層狀膜在海水淡化和滲透發(fā)電中具有重要意義，因?yàn)樗鼈兡軌蛲ㄟ^(guò)堆疊層之間互連的二維納米通道選擇性地傳輸離子。然而，由于膜組裝過(guò)程中薄片的機(jī)械柔順性問題，最終組裝的膜中的結(jié)構(gòu)缺陷（例如皺紋、空隙和折疊層）很難避免，這些缺陷會(huì)破壞離子通道通路并降低薄片的堆疊幾何形狀。這會(huì)導(dǎo)致離子傳輸性能下降和整體結(jié)構(gòu)完整性下降。
在本研究中，西湖大學(xué)Jiaxing Huang，漢陽(yáng)大學(xué)Tae Hee Han證明在GO薄片上引入平面納米孔是抑制此類結(jié)構(gòu)缺陷形成的有效方法，從而產(chǎn)生更均勻的膜。
文章要點(diǎn)
1）多孔GO薄片的堆疊變得更加緊湊，因?yàn)榧{米孔的存在使薄片在機(jī)械上更柔軟、更柔順。
2）所得膜表現(xiàn)出理想的層狀微結(jié)構(gòu)，具有排列整齊且均勻的納米通道通路。定義明確的納米通道具有出色的離子電導(dǎo)率和有效的傳輸途徑，可實(shí)現(xiàn)快速、選擇性的離子傳輸。
3）當(dāng)用作滲透發(fā)電系統(tǒng)中的納米流體膜時(shí)，在KCl濃度梯度為1000倍的情況下，多孔GO膜的滲透功率密度(13.15 Wm?2)和轉(zhuǎn)換效率(46.6%)高于原始GO膜。
參考文獻(xiàn)
Hun Park, et al, Holey Sheets Enhance the Packing and Osmotic Energy Harvesting of Graphene Oxide Membranes, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c04493
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c04493
