自工业革命以来,化石能源消费不断加剧,由此造成的能源短缺和环境污染日益严重,清洁能源的开发利用成为世界各国的共识。盐差能,广泛存在于海水和河水之间的蓝色能源,被认为是一种极具竞争力但在很大程度上未得到充分利用的清洁能源。本论文通过实验和数值模拟相结合的方法,研究了不同结构氧化石墨烯膜的盐差能-电能转换性能。本论文通过改良的Hummer法成功制备了氧化石墨烯纳米片层,红外光谱分析结果表明所制备的氧化石墨烯纳米片层带有羟基、羧基和环氧基三种官能团;利用真空抽滤法在混合纤维素酯膜上沉积氧化石墨烯纳米片层,制备氧化石墨烯膜,其层间距为0.86 nm,结构均匀,性能稳定。以制备的氧化石墨烯膜为研究对象,比较了横向扩散和垂直扩散两种结构的氧化石墨烯膜的盐差能发电效应。实验结果表明,氧化石墨烯膜的横向扩散层间通道,可以实现离子的高通量、选择性输运,在50 0|10 mM浓差的NaCl溶液体系中(海水-河水),转换的最大功率密度为5.29 W/m2,通过改变体系的pH、选择不同类型的电解质溶液,可以有效地提高系统的能量转换效率。利用有限元数值模拟的方法,建立不同片层排布结构的横向扩散和垂直扩散模型,求解二维泊松、能斯特-普朗克方程,研究电解质离子在不同模型纳米孔中的输运行为,并讨论了纳米孔的孔长对其浓差发电的影响。数值模拟结果表明,横向扩散模型较低的流阻和相对较大的扩散电流,主要归功于纳米孔中较高的载流子浓度及其结构上的高孔密度;当纳米孔的孔长较短时,受纳米孔离子选择性和有效浓度差降低的影响,其浓差发电功率出现随孔长减小反而降低的趋势。本论文提出的氧化石墨烯膜层间输运纳流盐差能转换体系,为高性能浓差发电离子选择性膜的设计开辟了新的思路;不同模型纳米孔浓差发电数值模拟,深入讨论了纳米孔浓差发电的机理,为实际提高发电功率提供了理论指导。