Nano Lett.:仿生氮掺杂石墨烯膜用于质子交换膜
芣苢 西瓜 2021-04-14

具有高选择性和高渗透性的质子交换膜(PEMs)在基于氢的应用中,特别是在燃料电池中,具有巨大的需求。相对于其它离子和分子,石墨烯膜对质子具有高的选择性,尽管如此,质子通过完美的原始石墨烯相对较低的渗透性限制了其实际应用。近日,北京大学Luda Wang等受生物系统中氮辅助质子传输的启发,引入N掺杂以提高质子渗透率,并提出了一种用于质子交换的N掺杂石墨烯膜(NGMs),该膜既具有高质子渗透性又具有高选择性。

本文要点:

1之前的生物学研究表明,末端氮原子可促进质子通道质子化和去质子化的快速转换,从而促进质子的运输。基于此,作者制备了N掺杂的石墨烯膜(NGMs),并通过实验验证了N掺杂可以显著提高石墨烯的质子渗透性,而不会牺牲其高选择性。

2通过对石墨烯膜进行可控的氮等离激元处理,作者开发了一种可扩展且具有成本效益的方法来按设计制造NGMs。获得的NGMs既可以实现高质子传导性(在1 MHCl中未1.4 × 105 S m−2),又可以实现高选择性(H+/Cl-选择性约为40)。与最先进的商用PEMs相比,NGMs的表面质子电导率(2-3个数量级)和质子对甲醇的选择性(1-2个数量级)都显著增加。

该工作通过N掺杂可控地调节石墨烯膜的质子渗透性,并开发了一种新型的基于石墨烯的具有很高的实际应用性能的PEMs。

image.png

Zhiyang Zeng, et al. Biomimetic N-Doped Graphene Membrane for Proton Exchange Membranes. Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00813

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c00813

加载更多
1713

版权声明:

1) 本文仅代表原作者观点,不代表本平台立场,请批判性阅读! 2) 本文内容若存在版权问题,请联系我们及时处理。 3) 除特别说明,本文版权归纳米人工作室所有,翻版必究!
芣苢

团簇化学

发布文章:1720篇 阅读次数:2549680
纳米人
你好测试
copryright 2016 纳米人 闽ICP备16031428号-1

关注公众号