| 张睿莹,杨治轩,陆麒阳,张渝,程栋,张红杰,黄六莲,陈礼辉,李建国.聚乙二醇对纤维素膜孔隙结构及盐差发电性能的影响研究[J].中国造纸,2026,45(10):183-189 |
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| 聚乙二醇对纤维素膜孔隙结构及盐差发电性能的影响研究 |
| Study on the Effect of PEG on the Porous Structure of Cellulose Membranes and Their Performance of Salt-gradient Power Generation |
| 收稿日期：2025-12-26 修订日期：2026-01-13 |
| DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2026.10.019 |
| 关键词: 纤维素膜 聚乙二醇 多孔结构 盐差发电 离子传输 |
| Key Words:cellulose membrane polyethylene glycol pore-structuring salt-gradient power generation transport of ions |
| 基金项目:国家自然科学基金 32371978宜宾市竹产业重大攻关项目智慧竹业关键技术研究与集成示范 YBZD202401校发展基金 KFB23145XA省级大学生创新创业训练计划项目 FAFUXMPC20250422002-00083 202510389162国家自然科学基金（32371978）；宜宾市竹产业重大攻关项目智慧竹业关键技术研究与集成示范（YBZD202401）；校发展基金（KFB23145XA）；省级大学生创新创业训练计划项目（FAFUXMPC20250422002-00083，202510389162）。 |
| 作者 | 单位 | 邮编 | | 张睿莹* | 1福建农林大学材料工程学院,植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室,福建福州,350108 | 350108 | | 杨治轩 | 1福建农林大学材料工程学院,植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室,福建福州,350108 | 350108 | | 陆麒阳 | 1福建农林大学材料工程学院,植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室,福建福州,350108 | 350108 | | 张渝 | 1福建农林大学材料工程学院,植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室,福建福州,350108 | 350108 | | 程栋 | 2广东冠豪新材料研发有限公司,广东广州,511458 | 511458 | | 张红杰 | 3中国制浆造纸研究院有限公司,制浆造纸国家工程实验室,北京,100102 | 100102 | | 黄六莲 | 1福建农林大学材料工程学院,植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室,福建福州,350108 | 350108 | | 陈礼辉 | 1福建农林大学材料工程学院,植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室,福建福州,350108 | 350108 | | 李建国* | 1福建农林大学材料工程学院,植物纤维功能材料国家林业和草原局重点实验室,福建福州,350108 | 350108 |
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| 摘要:本研究以天然竹纤维素为原料，经离子液体溶解制备多孔膜的过程中引入聚乙二醇（PEG）作为孔结构调节剂，制得多孔纤维素膜，探究PEG添加量对其微观结构及盐差发电性能的影响。结果表明，随着PEG添加量的增加，多孔纤维素膜的孔数目增多，具有高孔隙率和优异的亲水性；但当PEG添加量超过0.1%时，多孔纤维素膜内孔道会遭到破坏，形成不利于离子选择性传输的大孔结构，进而导致其电学性能下降。当PEG添加量为0.1%时，制得多孔纤维素膜表现出最优性能：孔径<10 nm的累积孔容达0.083×10⁻⁴ cm³/g，Zeta电位为15.1 mV；在50倍盐浓度梯度条件下，其功率密度和电流密度分别达5.8 W/m²和328.1 A/m²。此外，基于该多孔纤维素膜构建的盐差发电装置连续运行超过80 000 s后，功率密度几乎保持不变。 |
| Abstract:In this study， natural bamboo cellulose was used as the raw material. Polyethylene glycol (PEG) was introduced as a pore structure regulator during the preparation of porous membranes via ionic liquid dissolution. Porous cellulose membranes were thus obtained， and the effect of PEG addition amount on their microstructure and salinity gradient power generation performance was investigated. The results showed that with increasing of PEG addition amount， the number of pores in the porous cellulose membranes increased， leading to high porosity and excellent hydrophilicity. However， when the PEG addition amount exceeded 0.1%， the internal pore of the porous cellulose membrane were disrupted， forming macropores that were unfavorable for selective ion transport， thereby causing a decline in electrical performance. At a PEG addition amount of 0.1%， the prepared porous cellulose membrane exhibited optimal performance： the cumulative pore volume with pore sizes smaller than 10 nm reached 0.083 × 10⁻⁴ cm³/g， and the Zeta potential was 15.1 mV. Under a 50-fold salt concentration gradient， its power density and current density reached 5.8 W/m² and 328.1 A/m²， respectively. Moreover， the gradient power generation device constructed based on this porous cellulose membrane maintained an almost constant power density after continuous operation for over 80 000 s. |
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