从海水与河水界面处的盐度差异中可获取的电能，有望成为未来可持续且清洁的能源之一。这种能量可以通过选择性渗透离子的纳米流体通道来捕获。阳离子和阴离子的选择性扩散可以通过反电渗析产生电能。二维（2D）材料是这一领域极具前景的一类纳米材料。此前已发表的多项突破性研究成果展示了二维膜的高电能密度。离子的传输可以通过二维材料的纳米级面内孔或层间距进行。本综述文章重点介绍了二维材料在盐度梯度发电方面的进展。文章讨论了几种具有不同纳米结构的二维膜，包括具有纳米孔的原子级厚度二维膜、二维层状膜、具有纳米孔的二维层状膜、二维/一维（1D）以及二维/二维复合膜。本文详细阐述了这些二维膜的制备技术、物理特性、离子传输特性和渗透能发电能力。最后，我们概述了这一领域的未来研究方向。可以预见，二维材料的研究将使实用的盐度梯度发电技术离现实更进一步。二维膜材料的选择：二维材料如石墨烯、氧化石墨烯、二维过渡金属硫化物等，因其超薄的结构和可调节的孔径大小，成为制备高性能渗透膜的理想选择。这些材料能够精确地控制离子的传输，从而提高渗透能发电的效率。
离子传输性能的优化：通过调控二维材料的层间距、孔径大小和表面性质，可以实现对离子传输性能的精确控制。例如，通过化学修饰或引入缺陷，可以改变二维材料对特定离子的选择性，从而提高渗透能发电的选择性和效率。
膜制备技术的创新：为了制备高质量的二维膜，研究者们开发了多种创新的制备技术，如化学气相沉积、层层自组装、电化学沉积等。
这些技术不仅提高了二维膜的制备效率，还实现了对膜结构和性能的精确调控。
02 图文导读
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03 二维材料在渗透能发电中的前景展望
高性能渗透膜的研发：随着对二维材料研究的深入，未来有望实现更高性能、更稳定的渗透膜的制备。这将进一步提高渗透能发电的效率和稳定性，推动其在实际应用中的普及。新型二维材料的探索：除了现有的二维材料外，未来还可能发现更多具有优异离子传输性能的新型二维材料。这些新材料将为渗透能发电领域带来更多的可能性，推动该领域的持续发展。
渗透能发电系统的优化：随着二维膜材料性能的提升和制备技术的创新，未来可以构建更加高效、稳定的渗透能发电系统。这将为可再生能源的利用和环境保护做出更大的贡献。
04 总结
综上，二维材料在基于膜的渗透能发电领域展现出了巨大的应用潜力和发展前景。
未来，随着对二维材料研究的深入和制备技术的创新，我们有理由相信，渗透能发电将成为一种重要的可再生能源利用方式，为人类的可持续发展做出更大的贡献。
https://doi.org/10.26599/NRE.2022.9120008
