中国化学会第32届学术年会
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光热驱动离子主动运输用于增强渗透能转换
刘佩 孔祥玉 江雷 闻利平*

分会

第五十四分会:仿生材料化学

摘要

来自海洋的渗透能,也被称为蓝色能源,是一种清洁、可再生的巨大能源,满足了世界的能源需求。基于反向电渗析的离子选择性膜通过调控和操纵离子的定向传输来获取蓝色能量,近年来得到了很大的发展。光控离子传输体系引起研究人员的极大兴趣,科学家们通过设计纳流体装置实现了光控离子定向传输并构建了微型渗透能转换系统。利用二维材料的光致电子-空穴分离特性(GO,MoS2,WS2等),科学家们构建了一系列光控离子运输系统。此外,光热转换是光能利用的另一种重要方式。然而,利用光热效应对离子运输的调控鲜有报道。阐明光热效应如何调控离子运输的机理,将会为光能的综合利用以及离子的微尺度操控提供一种新思路。本研究中我们利用层状MXene纳流体装置首次研究了光热驱动的离子主动运输行为。对具有阳离子选择性的MXene膜的一侧进行光照时,由于其优异的光热转换性能,在限域通道内形成温度梯度,从而驱动离子定向迁移并产生离子电流。将光热驱动的离子主动运输行为引入渗透能转换体系,当光热驱动的离子运输方向与浓差驱动的离子运输方向一致时,体系的能量转换得到增强。本研究利用MXene材料的光热响应性质实现了对光热驱动的离子运输行为的调控,有望应用于光、热探测领域。此外,基于光热驱动离子定向运输提升渗透能转换效率的新策略开拓了外界物理场增强能量转换的新应用场景。

关键词

离子主动运输;光;二维MXene纳流体;能量转换;光热转换

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