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用于纳米流体应用的极端离子传输无机二维膜

Extreme Ion-Transport Inorganic 2D Membranes for Nanofluidic Applications.

作者信息

Kim Sungsoon, Choi Hong, Kim Bokyeong, Lim Geonwoo, Kim Taehoon, Lee Minwoo, Ra Hansol, Yeom Jihun, Kim Minjun, Kim Eohjin, Hwang Jiyoung, Lee Joo Sung, Shim Wooyoung

机构信息

Department of Materials Science and Engineering, Yonsei University, Seoul, 03722, Republic of Korea.

Center for Multi-Dimensional Materials, Yonsei University, Seoul, 03722, Republic of Korea.

出版信息

Adv Mater. 2023 Oct;35(43):e2206354. doi: 10.1002/adma.202206354. Epub 2023 Apr 23.

DOI:10.1002/adma.202206354
PMID:36112951
Abstract

Inorganic 2D materials offer a new approach to controlling mass diffusion at the nanoscale. Controlling ion transport in nanofluidics is key to energy conversion, energy storage, water purification, and numerous other applications wherein persistent challenges for efficient separation must be addressed. The recent development of 2D membranes in the emerging field of energy harvesting, water desalination, and proton/Li-ion production in the context of green energy and environmental technology is herein discussed. The fundamental mechanisms, 2D membrane fabrication, and challenges toward practical applications are highlighted. Finally, the fundamental issues of thermodynamics and kinetics are outlined along with potential membrane designs that must be resolved to bridge the gap between lab-scale experiments and production levels.

摘要

无机二维材料为在纳米尺度上控制质量扩散提供了一种新方法。控制纳米流体中的离子传输是能量转换、能量存储、水净化以及许多其他应用的关键,在这些应用中必须应对高效分离方面持续存在的挑战。本文讨论了二维膜在绿色能源和环境技术背景下的能量收集、海水淡化以及质子/锂离子产生等新兴领域的最新进展。重点介绍了其基本机制、二维膜的制备以及实际应用面临的挑战。最后,概述了热力学和动力学的基本问题以及为弥合实验室规模实验与生产水平之间差距必须解决的潜在膜设计。

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