Triboelectric Nanogenerators Driven Self-Powered Electrochemical Processes for Energy and Environmental Science

Advanced Energy Materials

Volumn 6, Issue 23, 2016, Pages

  Cao, Xia ^a   Jie, Yang ^a   Wang, Ning ^a   Wang, Zhong Lin ^b  

^a UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING   (China)

^b Georgia Institute of Technology   (United States)

Author keywords

blue energy; energy conversion; energy storage; self powered electrochemistry; triboelectric nanogenerators

Indexed keywords

AIR CLEANERS; DESALINATION; DISCOVERY WELLS; ENERGY CONVERSION; ENERGY HARVESTING; ENERGY STORAGE; ENVIRONMENTAL ENGINEERING; HEAVY METALS; METAL CLEANING; METAL IONS; METALS; NANOTECHNOLOGY; ORGANIC POLLUTANTS; POLLUTION; SEAWATER; TRIBOELECTRICITY; WATER FILTRATION; WATER POLLUTION; WATER TREATMENT;

BLUE ENERGY; ELECTROCHEMICAL PROCESS; ELECTROCHEMICAL SYSTEMS; FUNDAMENTAL MECHANISMS; LARGE-SCALE APPLICATIONS; NANOGENERATORS; SEAWATER DESALINATION; SELF-POWERED;

ELECTROCHEMISTRY;

EID: 84979759119     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201600665     Document Type: Review

References (134)

1. K. Y. Lee, M. K. Gupta, S.-W. Kim, Nano Energy, 2013, 2, 817;
2. Z. L. Wang, G. Zhu, Y. Yang, S. Wang, C. Pan, Mater. Today 2012, 15, 532;
3. Y. Chen, J. Au, P. Kazlas, A. Ritenour, H. Gates, M. McCreary, Nature 2003, 423, 136;
4. S. Bauer, Nat. Mater. 2013, 12, 871;
5. S. Pan, J. Ren, X. Fang, H. Peng, Adv. Energy Mater. 2015, 6, 1501867.
6. X. Cao, N. Wang, Y. Han, C. Gao, Y. Xu, M. Li, Y. Shao, Nano Energy 2015, 12, 105;
7. K. Asazawa, K. Yamada, H. Tanaka, A. Oka, M. Taniguchi, T. Kobayashi, Angewandte Chemie-International Edition 2007, 46, 8024;
8. E. Fabbri, L. Bi, D. Pergolesi, E. Traversa, Adv. Mater. 2012, 24, 195;
9. G. He, Z. Li, J. Zhao, S. Wang, H. Wu, M. D. Guiver, Z. Jiang, Adv. Mater. 2015, 27, 5280;
10. K. Feng, W. Ahn, G. Lui, H. W. Park, A. G. Kashkooli, G. Jiang, X. Wang, X. Xiao, Z. Chen, Nano Energy 2016, 19, 187;
11. M. A. Rahman, G. Song, A. I. Bhatt, Y. C. Wong, C. Wen, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 647;
12. Y. Wang, J. Yi, Y. Xia, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 830.
13. F.-R. Fan, Z.-Q. Tian, Z. Lin Wang, Nano Energy 2012, 1, 328.
14. Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 9533.
15. J. Chen, J. Yang, Z. Li, X. Fan, Y. Zi, Q. Jing, H. Guo, Z. Wen, K. C. Pradel, S. Niu, Z. L. Wang, ACS Nano 2015, 9, 3324.
16. Y. Yang, H. Zhang, S. Lee, D. Kim, W. Hwang, Z. L. Wang, Nano Lett. 2013, 13, 803;
17. F.-R. Fan, L. Lin, G. Zhu, W. Wu, R. Zhang, Z. L. Wang, Nano Lett. 2012, 12, 3109;
18. H. Zhang, Y. Yang, Y. Su, J. Chen, C. Hu, Z. Wu, Y. Liu, C. Ping Wong, Y. Bando, Z. L. Wang, Nano Energy 2013, 2, 693;
19. Y. Su, X. Wen, G. Zhu, J. Yang, J. Chen, P. Bai, Z. Wu, Y. Jiang, Z. Lin Wang, Nano Energy 2014, 9, 186;
20. Z.-H. Lin, G. Zhu, Y. S. Zhou, Y. Yang, P. Bai, J. Chen, Z. L. Wang, Angewandte Chemie 2013, 125, 5169.
21. Z. L. Wang, J. H. Song, Science 2006, 312, 242;
22. Z. L. Wang, Nano Res. 2008, 1, 1;
23. Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3553;
24. Z. L. Wang, Sci. Am. 2008, 298, 82;
25. Z. L. Wang, Nano Today 2010, 5, 512.
26. Z. L. Wang, Faraday Discuss. 2014, 176, 447.
27. S. Wang, L. Lin, Z. L. Wang, Nano Energy 2015, 11, 436;
28. Z. L. Wang, J. Chen, L. Lin, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 2250.
29. Z. L. Wang, W. Wu, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 11700;
30. F. R. Fan, W. Tang, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2016, 28, 4283.
31. F. Galembeck, T. A. L. Burgo, L. B. S. Balestrin, R. F. Gouveia, C. A. Silva, A. Galembeck, RSC Adv. 2014, 4, 64280.
32. S. Niu, Z. L. Wang, Nano Energy 2015, 14, 161.
33. G. Zhu, Z.-H. Lin, Q. Jing, P. Bai, C. Pan, Y. Yang, Y. Zhou, Z. L. Wang, Nano Lett. 2013, 13, 847.
34. S. Niu, S. Wang, L. Lin, Y. Liu, Y. S. Zhou, Y. Hu, Z. L. Wang, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 3576.
35. S. Wang, L. Lin, Y. Xie, Q. Jing, S. Niu, Z. L. Wang, Nano Lett. 2013, 13, 2226.
36. S. Niu, Y. Liu, S. Wang, L. Lin, Y. S. Zhou, Y. Hu, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2013, 25, 6184.
37. Y. Yang, H. Zhang, J. Chen, Q. Jing, Y. S. Zhou, X. Wen, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 7342.
38. S. Niu, Y. Liu, S. Wang, L. Lin, Y. S. Zhou, Y. Hu, Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 3332.
39. L. Lin, Y. Xie, S. Niu, S. Wang, P.-K. Yang, Z. L. Wang, ACS Nano 2015, 9, 922.
40. S. Wang, Y. Xie, S. Niu, L. Lin, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2014, 26, 2818.
41. S. Niu, Y. Liu, X. Chen, S. Wang, Y. S. Zhou, L. Lin, Y. Xie, Z. L. Wang, Nano Energy 2015, 12, 760.
42. J. Chen, G. Zhu, W. Yang, Q. Jing, P. Bai, Y. Yang, T.-C. Hou, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2013, 25, 6094.
43. S. Wang, L. Lin, Z. L. Wang, Nano Lett. 2012, 12, 6339;
44. Y. Yang, Y. S. Zhou, H. Zhang, Y. Liu, S. Lee, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2013, 25, 6594;
45. X. S. Zhang, M. D. Han, R. X. Wang, F. Y. Zhu, Z. H. Li, W. Wang, H. X. Zhang, Nano Lett. 2013, 13, 1168.
46. P. Bai, G. Zhu, Z.-H. Lin, Q. Jing, J. Chen, G. Zhang, J. Ma, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 3713;
47. G. Zhu, P. Bai, J. Chen, Z. Lin Wang, Nano Energy 2013, 2, 688.
48. L. Lin, S. Wang, Y. Xie, Q. Jing, S. Niu, Y. Hu, Z. L. Wang, Nano Lett. 2013, 13, 2916;
49. G. Zhu, J. Chen, T. Zhang, Q. Jing, Z. L. Wang, Nat. Commun. 2014, 5, 3426;
50. C. Zhang, T. Zhou, W. Tang, C. Han, L. Zhang, Z. L. Wang, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301798.
51. W. Du, X. Han, L. Lin, M. Chen, X. Li, C. Pan, Z. L. Wang, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1301592;
52. Y. Xie, S. Wang, S. Niu, L. Lin, Q. Jing, Y. Su, Z. Wu, Z. L. Wang, Nano Energy 2014, 6, 129;
53. G. Cheng, L. Zheng, Z.-H. Lin, J. Yang, Z. Du, Z. L. Wang, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401452.
54. T.-C. Hou, Y. Yang, H. Zhang, J. Chen, L.-J. Chen, Z. L. Wang, Nano Energy 2013, 2, 856;
55. W. Yang, J. Chen, G. Zhu, J. Yang, P. Bai, Y. Su, Q. Jing, X. Cao, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 11317;
56. J. Zhong, Q. Zhong, F. Fan, Y. Zhang, S. Wang, B. Hu, Z. L. Wang, J. Zhou, Nano Energy 2013, 2, 491.
57. W. Yang, J. Chen, Q. Jing, J. Yang, X. Wen, Y. Su, G. Zhu, P. Bai, Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 4090.
58. Y. Xie, S. Wang, L. Lin, Q. Jing, Z.-H. Lin, S. Niu, Z. Wu, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 7119;
59. Y. Yang, G. Zhu, H. Zhang, J. Chen, X. Zhong, Z. H. Lin, Y. Su, P. Bai, X. Wen, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 9461;
60. J. Bae, J. Lee, S. Kim, J. Ha, B.-S. Lee, Y. Park, C. Choong, J.-B. Kim, Z. L. Wang, H.-Y. Kim, J.-J. Park, U. I. Chung, Nat. Commun. 2014, 5, 4929.
61. Y. Hu, J. Yang, Q. Jing, S. Niu, W. Wu, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 10424;
62. Z.-H. Lin, G. Cheng, L. Lin, S. Lee, Z. L. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 12545;
63. Y. Yang, H. Zhang, R. Liu, X. Wen, T.-C. Hou, Z. L. Wang, Adv. Energy Mater. 2013, 3, 1563;
64. X. Wang, S. Niu, Y. Yin, F. Yi, Z. You, Z. L. Wang, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1501467.
65. P. Bai, G. Zhu, Q. Jing, J. Yang, J. Chen, Y. Su, J. Ma, G. Zhang, Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 5807;
66. C. Bao Han, C. Zhang, X. H. Li, L. Zhang, T. Zhou, W. Hu, Z. Lin Wang, Nano Energy 2014, 9, 325;
67. F. Yi, L. Lin, S. Niu, J. Yang, W. Wu, S. Wang, Q. Liao, Y. Zhang, Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 7488;
68. H. Zhang, Y. Yang, Y. Su, J. Chen, K. Adams, S. Lee, C. Hu Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 1401;
69. H. Guo, Q. Leng, X. He, M. Wang, J. Chen, C. Hu, Y. Xi, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1400790.
70. Y. Jie, N. Wang, X. Cao, Y. Xu, T. Li, X. Zhang, Z. L. Wang, ACS Nano 2015, 9, 8376;
71. Z. Li, J. Chen, H. Guo, X. Fan, Z. Wen, M.-H. Yeh, C. Yu, X. Cao, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2016, 28, 2983, DOI: 10.1002/adma.201504356.
72. S. Xu, Y. Qin, C. Xu, Y. Wei, R. Yang, Z. L. Wang, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 366.
73. X. Yang, G. Zhu, S. Wang, R. Zhang, L. Lin, W. Wu, Z. L. Wang, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9462.
74. G. Zhu, Y. S. Zhou, P. Bai, X. S. Meng, Q. Jing, J. Chen, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2014, 26, 3788.
75. W. Tang, T. Jiang, F. R. Fan, A. F. Yu, C. Zhang, X. Cao, Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3718.
76. Y. Xie, S. Wang, S. Niu, L. Lin, Q. Jing, J. Yang, Z. Wu, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2014, 26, 6599.
77. S. Niu, X. Wang, F. Yi, Y. S. Zhou, Z. L. Wang, Nat. Commun. 2015, 6, 8975.
78. W. Tang, Y. Han, C. B. Han, C. Z. Gao, X. Cao, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2015, 27, 272;
79. Y. Yang, H. Zhang, Z.-H. Lin, Y. Liu, J. Chen, Z. Lin, Y. S. Zhou, C. P. Wong, Z. L. Wang, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2429;
80. Q. Jiang, Y. Han, W. Tang, H. Zhu, C. Gao, S. Chen, M. Willander, X. Cao, Z. Lin Wang, Nano Energy 2015, 15, 266.
81. Y. J. Su, Y. Yang, H. L. Zhang, Y. N. Xie, Z. M. Wu, Y. D. Jiang, N. Fukata, Y. Bando, Z. L. Wang, Nanotechnology 2013, 24, 6;
82. Y. Yang, H. Zhang, Y. Liu, Z.-H. Lin, S. Lee, Z. Lin, C. P. Wong, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 2808;
83. Q. Jiang, Y. Jie, Y. Han, C. Gao, H. Zhu, M. Willander, X. Zhang, X. Cao, Nano Energy 2015, 18, 81;
84. Z. Li, J. Chen, J. Yang, Y. Su, X. Fan, Y. Wu, C. Yu, Z. L. Wang, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 887.
85. W. Guo, X. Li, M. Chen, L. Xu, L. Dong, X. Cao, W. Tang, J. Zhu, C. Lin, C. Pan, Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 6691;
86. Z. Wang, L. Cheng, Y. Zheng, Y. Qin, Z. L. Wang, Nano Energy 2014, 10, 37;
87. H. R. Zhu, W. Tang, C. Z. Gao, Y. Han, T. Li, X. Cao, Z. L. Wang, Nano Energy 2015, 14, 193.
88. X. Y. Wei, S. Y. Kuang, H. Y. Li, C. Pan, G. Zhu, Z. L. Wang, Sci. Rep. 2015, 5, 13658;
89. M.-H. Yeh, L. Lin, P.-K. Yang, Z. L. Wang, ACS Nano 2015, 9, 4757.
90. G. Zhu, C. Pan, W. Guo, C.-Y. Chen, Y. Zhou, R. Yu, Z. L. Wang, Nano Lett. 2012, 12, 4960;
91. H. R. Zhu, Y. Xu, Y. Han, S. W. Chen, T. Zhou, M. Willander, X. Cao, Z. L. Wang, Nano Res. 2015, 8, 3604.
92. Y. Zi, S. Niu, J. Wang, Z. Wen, W. Tang, Z. L. Wang, Nat. Commun. 2015, 6, 9376.
93. N. Hong Nhan, H.-S. Oh, T. Reier, E. Willinger, M.-G. Willinger, V. Petkov, D. Teschner, P. Strasser, Angewandte Chemie-International Edition 2015, 54, 2975;
94. C. W. Wang, S. Yang, W. Q. Fang, P. Liu, H. Zhao, H. G. Yang, Nano Lett. 2016, 16, 427;
95. A. Kargar, J. Khamwannah, C.-H. Liu, N. Park, D. Wang, S. A. Dayeh, S. Jin, Nano Energy 2016, 19, 289;
96. C. Godemann, D. Hollmann, M. Kessler, H. Jiao, A. Spannenberg, A. Brueckner, T. Beweries, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 16187;
97. M. Z. Liu, J. L. Lyons, D. H. Yan, M. S. Hybertsen, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 219.
98. J. Lelieveld, J. S. Evans, M. Fnais, D. Giannadaki, A. Pozzer, Nature 2015, 525, 367;
99. C. D. Holmes, Nature 2014, 507, E1;
100. B. S. Halpern, C. Longo, D. Hardy, K. L. McLeod, J. F. Samhouri, S. K. Katona, K. Kleisner, S. E. Lester, J. O'Leary, M. Ranelletti, A. A. Rosenberg, C. Scarborough, E. R. Selig, B. D. Best, D. R. Brumbaugh, F. S. Chapin, L. B. Crowder, K. L. Daly, S. C. Doney, C. Elfes, M. J. Fogarty, S. D. Gaines, K. I. Jacobsen, L. B. Karrer, H. M. Leslie, E. Neeley, D. Pauly, S. Polasky, B. Ris, K. St Martin, G. S. Stone, U. R. Sumaila, D. Zeller, Nature 2012, 488, 615.
101. E. Brillas, C. A. Martinez-Huitle, Applied Catalysis B-Environmental 2015, 166, 603;
102. C. Feng, N. Sugiura, S. Shimada, T. Maekawa, J. Hazard. Mater. 2003, 103, 65.
103. S. Chen, C. Gao, W. Tang, H. Zhu, Y. Han, Q. Jiang, T. Li, X. Cao, Z. Wang, Nano Energy 2015, 14, 217.
104. B. E. Logan, K. Rabaey, Science 2012, 337, 686;
105. C. A. Martinez-Huitle, M. A. Rodrigo, I. Sires, O. Scialdone, Chem. Rev. 2015, 115, 13362.
106. V. Smetacek, A. Zingone, Nature 2013, 504, 84.
107. M. M. S. Cheung, C. Cao, Constr. Build. Mater. 2013, 45, 199;
108. E. O. Eltai, J. D. Scantlebury, E. V. Koroleva, Prog. Org. Coat. 2012, 73, 8.
109. X. Li, J. Tao, W. Guo, X. Zhang, J. Luo, M. Chen, J. Zhu, C. Pan, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 22663.
110. V. K. Thakur, G. Q. Ding, J. Ma, P. S. Lee, X. H. Lu, Adv. Mater. 2012, 24, 4071.
111. A. Kraft, A. C. Grimsdale, A. B. Holmes, Angewandte Chemie-International Edition 1998, 37, 402;
112. S. Coe, W. K. Woo, M. Bawendi, V. Bulovic, Nature 2002, 420, 800.
113. B. H. Kim, S. H. Ryu, D. K. Choi, C. N. Chu, J. Micromech. Microeng. 2005, 15, 124.
114. T. Darmanin, E. T. de Givenchy, S. Amigoni, F. Guittard, Adv. Mater. 2013, 25, 1378;
115. C. C. Zhao, Y. Zhu, Y. Q. Su, Z. Y. Guan, A. Q. Chen, X. Ji, X. C. Gui, R. Xiang, Z. K. Tang, Adv. Opt. Mater. 2015, 3, 248.
116. J. R. Windmiller, J. Wang, Electroanalysis 2013, 25, 29;
117. M. L. Hammock, A. Chortos, B. C. K. Tee, J. B. H. Tok, Z. A. Bao, Adv. Mater. 2013, 25, 5997;
118. S. Prakash, T. Chakrabarty, A. K. Singh, V. K. Shahi, Biosensors & Bioelectronics 2013, 41, 43.
119. Z. H. Lin, Y. Xie, Y. Yang, S. Wang, G. Zhu, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 4554;
120. Z.-H. Lin, G. Cheng, W. Wu, K. C. Pradel,Z. L. Wang, ACS Nano 2014, 8, 6440.
121. H. Zhang, Y. Yang, T.-C. Hou, Y. Su, C. Hu, Z. L. Wang, Nano Energy 2013, 2, 1019.
122. Z. Wen, J. Chen, M.-H. Yeh, H. Guo, Z. Li, X. Fan, T. Zhang, L. Zhu, Z. L. Wang, Nano Energy 2015, 16, 38.
123. P. Simon, Y. Gogotsi, B. Dunn, Science 2014, 343, 1210;
124. J. Yan, Q. Wang, T. Wei, Z. Fan, Adv. Energy Mater. 2014, 4, 1.
125. X. Pu, L. Li, M. Liu, C. Jiang, C. Du, Z. Zhao, W. Hu, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2016, 28, 98.
126. J. Wang, X. Li, Y. Zi, S. Wang, Z. Li, L. Zheng, F. Yi, S. Li, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2015, 27, 4830.
127. J. J. Luo, F. R. Fan, T. Jiang, Z. W. Wang, W. Tang, C. P. Zhang, M. M. Liu, G. Z. Cao, Z. L. Wang, Nano Res. 2015, 8, 3934.
128. J. Wang, Z. Wen, Y. Zi, P. Zhou, J. Lin, H. Guo, Y. Xu, Z. L. Wang, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 1070.
129. S. Wang, Z. H. Lin, S. Niu, L. Lin, Y. Xie, K. C. Pradel, Z. L. Wang, ACS Nano 2013, 7, 11263.
130. X. Pu, L. Li, H. Song, C. Du, Z. Zhao, C. Jiang, G. Cao, W. Hu, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2015, 27, 2472.
131. X. Pu, M. Liu, L. Li, C. Zhang, Y. Pang, C. Jiang, L. Shao, W. Hu, Z. L. Wang, Adv. Sci. 2015, 3, 1500255.
132. T. Jiang, L. M. Zhang, X. Chen, C. B. Han, W. Tang, C. Zhang, L. Xu, Z. L. Wang, ACS Nano 2015, 9, 12562.
133. Z.-H. Lin, G. Cheng, S. Lee, K. C. Pradel, Z. L. Wang, Adv. Mater. 2014, 26, 4690;
134. G. Zhu, Y. Su, P. Bai, J. Chen, Q. Jing, W. Yang, Z. L. Wang, ACS Nano 2014, 8, 6031.