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受西瓜皮启发!他,中科院院士,2020年全职回国加盟西湖大学,新发Nature子刊!

科研云  · 公众号  ·  · 2024-08-15 07:30
    

主要观点总结

本论文报道了一种将西瓜皮应用于高性能离子溶解膜(ISMs)的研究。研究团队利用冷冻剥离法成功制备了西瓜皮离子溶解膜(WSM),其具有出色的离子传导性、选择性和稳定性。WSM在电化学CO2还原反应中表现出高效率和良好的长期稳定性。这项研究结合了实验研究和分子动力学模拟,为高性能ISMs的设计提供了重要启示,展示了生物质材料在能源转换中的潜力。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着对可持续能源解决方案的需求,电化学CO2还原反应(CO2RR)成为将温室气体CO2转化为有用化学品的技术,受到广泛关注。离子溶解膜(ISMs)是电化学能量转换和存储设备的核心组件,其性能直接影响CO2RR的效率。

关键观点2: 研究成果

研究团队成功制备了西瓜皮离子溶解膜(WSM),其具有高达282.3 mS cm−1的离子传导性(室温下,1 M KOH溶液饱和)。WSM在电化学CO2还原反应中展示了高选择性和稳定性。

关键观点3: 论文亮点

1. 天然材料的创新应用:西瓜皮作为可再生资源在高性能ISMs的应用展示了生物质材料在能源转换中的潜力;2. 高离子传导性:WSM的离子传导性优于多种商业膜;3. 优异的选择性和稳定性:WSM在电化学CO2还原过程中展示了低阴离子交叉渗透率和良好的长期稳定性;4. 分子动力学模拟:深入揭示了WSM中离子传输的机制,为设计新一代ISMs提供了理论基础。

关键观点4: 装置介绍

焦耳加热设备具有毫秒级别升温和降温的能力,可实现1秒内升温至3000K。该装置可应用于实验室(超)高温解决方案,用于能源催化材料、石墨烯等二维材料、高熵化合物、陶瓷材料等的超快速高质量制备。


文章预览

通讯 近期顶刊速报!!! 导读 在寻求可持续能源解决方案的当下,电化学CO 2 还原反应(CO 2 RR)作为一种将温室气体CO 2 转化为有用化学品的技术,受到了广泛关注。离子溶解膜(Ion-solvating membranes, ISMs)作为电化学能量转换和存储设备的核心组件,其性能直接影响到CO 2 RR的效率。本论文通过实验研究和分子动力学模拟,创新性地利用西瓜皮开发了一种高性能的ISM,为电化学CO 2 还原提供了新的思路。 研究成果 研究团队通过冷冻剥离法成功制备了西瓜皮离子溶解膜(WSM),并发现其具有高达282.3 mS cm −1 的离子传导性(室温下,1 M KOH溶液饱和)。WSM中的微孔和连续的氢键网络由纤维素和果胶的协同效应构建,不仅促进了氢氧根的传输,还通过负电荷基团和羟基增加了甲酸等阴离子产物的渗透阻力,这对于CO 2 电还原至关重要。此外,WSM在电化学CO 2 还 ………………………………

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