MXene‐basierte Membranen für die Trinkwasserproduktion

Abstract

AbstractDie rasante industrielle Entwicklung verschärft den Mangel an Süßwasser und macht die effiziente Trinkwassergewinnung zu einem vordringlichen Problem. Membrantechniken zeichnen sich durch hohe Effizienz, geringen Energieverbrauch und einfache Bedienung aus, und gelten daher als eine vielversprechende Technologie zur Wasserreinigung. In jüngster Zeit haben MXene als zweidimensionale Übergangsmetallcarbide oder ‐nitride in Form von exfolierten Nanoblättchen aufgrund ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften wie einstellbarer Hydrophilie, einfacher Verarbeitbarkeit, Antifouling‐Beständigkeit und mechanischer Festigkeit großes Interesse in der Wasserreinigung gefunden einschl. ihrer Fähigkeit, Lichtenergie durch Absorption in Wärme zu wandeln. In vielversprechenden Studien wurden MXen‐basierte Membranen in den letzten 10 Jahren für die Trinkwasserproduktion durch Abtrennung von Bakterien, Farbstoffen, Salzen und Schwermetallen evaluiert. Dieser Mini‐Review konzentriert sich auf die jüngsten Fortschritte bei Entwicklung MXen‐basierter Membranen für die Trinkwasserproduktion. Zunächst erfolgt eine kurze Einführung in die Stoffklasse der MXene, gefolgt von einer Beschreibung ihrer einzigartigen Eigenschaften. Anschließend werden die Herstellungsmethoden von MXen‐Membranen diskutiert. Die verschiedenen Anwendungen von MXen‐Membranen in der Wasseraufbereitung und die entsprechenden Trennmechanismen werden ausführlich besprochen. Abschließend werden die Herausforderungen und Perspektiven zukünftiger Forschungsarbeiten zu MXene‐basierten Membranen vorgestellt, um Impulse für das zukünftige Design und die Herstellung von Hochleistungs‐MXen‐Membranen zu geben.