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烟台大学《Langmuir》:多功能GO/ANF气凝胶,可在各种环境中实现高效的太阳能水净化
出处:材料分析与应用  录入日期:2024-06-17  点击数:349

  1成果简介


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  太阳能驱动的界面蒸发是生产清洁水的一个非常有前景的选择。尽管对纯净的氯化钠盐水净化进行了大量研究,但太阳能驱动的复杂水净化,如现实世界的海水淡化以及生活和工业废水处理,却鲜有研究,这主要是由于其成分比氯化钠盐水复杂得多。本文,烟台大学Zhiqiang Hou、Guina Ren、朱小涛 副教授团队在《Langmuir》期刊发表名为“Versatile GO/ANFs Aerogel for Highly Efficient Solar-Powered Water Purification in Wide Environments”的论文,研究采用冷冻干燥工艺开发了一种氧化石墨烯/芳纶纳米纤维(GO/ANFs)气凝胶。氧化石墨烯/芳纶纳米纤维气凝胶集多孔微通道、超亲水性、抗油污能力、增强的广谱光吸收率(超过 92%)和良好的太阳能/热管理功能于一身。
  这些综合特性使 GO/ANFs 气凝胶成为一种先进的太阳能界面蒸发器,用于高效生产淡水,具有局部热转换、快速水输送和抑制盐结晶的特点,在 1 次太阳辐照下,蒸汽生产率高达2.25kg m-2h-1。重要的是,即使在现实世界的海水、染料水、乳液和腐蚀性液体环境等复杂条件下,也能保持较高的水蒸汽产生率。考虑到其对各种环境的良好适应性,这项工作有望为盐水淡化、废水净化、清洁水生产和太阳能利用的发展带来启发。
  2图文导读 


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  图1.GO/ANFs气凝胶的制备和表征。


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  图2.隔热和阻燃性能


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  图3.表面润湿性分析


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  图4.太阳能驱动的海水淡化能力


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  图5.海水淡化分析。


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  图6.生活和工业废水处理。
  3小结
  通过冷冻干燥工艺开发出了 GO/ANFs 太阳能界面蒸发器。由于GO和ANFs的低导热性以及气凝胶中的多孔结构,GO/ANFs气凝胶具有优异的隔热性和阻燃性。GO/ANFs 气凝胶在空气中表现出超亲水性,在水中表现出超疏水性,这种强大的亲水性与开放的多孔微通道相结合,使其表现出快速的水传输速率。利用 GO/ANFs 气凝胶增强的广谱光吸收率(超过 92%)、良好的日光/热管理、超亲水性和多孔开放式微通道,将其用作先进的太阳能蒸发器,用于连续生产清洁水,具有局部热转换、快速水传输和抑制盐晶积累的特点,在 1个太阳光照射下,蒸汽产生率高达2.25kg m-2 h-1。
  更重要的是,即使在真实海水和含有有机染料、乳化液和腐蚀性液体的废水等复杂条件下,GO/ANFs 气凝胶仍能实现高效清洁水的生成。与其他已报道的太阳能界面蒸发器相比,这项工作为未来开发用于洁净水生产的新一代多功能蒸发器提供了新的机遇,因为它集成了多种功能,具有优异的综合性能和对复杂环境的广泛适应性(见表 S1)。希望这项研究能为解决缺水问题以及海水淡化、废水净化和太阳能收集的发展提供启示。
  文献:


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