Abstrak
Dengan meningkatnya permintaan dan meningkatnya pencemaran lingkungan, para peneliti mengeksplorasi metode pemanenan energi berkelanjutan. Pemanenan energi berbasis air menggunakan matriks karbon dan material berlapis 2D telah memperoleh perhatian signifikan karena sifat listriknya yang unggul pada dimensi rendah. Studi ini menunjukkan lapisan tipis grafen (Co-N-Gr) yang didoping kobalt-nitrogen disajikan sebagai media yang efisien untuk memanen energi dari berbagai sumber air, termasuk air laut simulasi (0,6 m NaCl), air hujan, dan untuk membedakan tingkat pH dan mendeteksi kontaminan asam (H 2 SO 4 dan HNO 3 ) di lingkungan perairan. Imobilisasi kobalt berbantuan grafen fungsionalisasi nitrogen meningkatkan pembangkitan daya hingga ≈108 kali dibandingkan dengan grafen murni (P-Gr) tanpa material heterojunction sekunder. Matriks Co-N-Gr meningkatkan hidrofilisitas, memfasilitasi interaksi ionik dan transfer muatan, mencapai pembangkitan daya ≈2,7 nW di bawah gerakan tetes demi tetes air DI. Pemahaman mekanistik dikembangkan melalui temuan eksperimental yang didukung oleh perhitungan teori fungsi kerapatan untuk mengidentifikasi peran interaksi anionik (Cl − dan F − ) melalui pembentukan lapisan ganda listrik. Energi interaksi selektif yang lebih tinggi dengan HNO 3 menghasilkan pembangkitan daya empat kali lebih tinggi daripada H 2 SO 4 pada konsentrasi yang sama, yang menyoroti potensinya untuk integrasi pemanenan energi terbarukan bersama dengan deteksi kualitas hujan ke dalam satu platform untuk mengembangkan jendela pintar yang dikomersialkan.