江蘇科技大學施偉龍/郭峰CEJ:基于0D/1D結構的碳化柚子皮生物質基高效太陽能蒸發器的構筑

鋼鐵俠 2個月前 (11-18) 969瀏覽

太陽能驅動的界面蒸發是一種可持續的淡水短缺解決方案，但蒸發器存在價格昂貴、效率低和鹽分積累等問題。因此，開發高效、低成本的太陽能驅動界面蒸發器是迫切需求。多孔三維碳基材料已被應用于太陽能蒸發器，如碳化的胡蘿卜、馬鈴薯等生物質材料。然而，這些碳化生物質存在一些局限性，如吸收光譜范圍窄、抗沖擊性差、抗鹽沉積能力弱等，這對蒸發器的長期穩定高效運行是致命的。

江蘇科技大學施偉龍副教授/郭峰副教授課題組通過碳化柚子皮（CPP）并添加管狀PPy和CDs，設計了一種具有交聯網絡結構的可持續高機械強度生物質太陽能蒸發器。得益于CDs/PPy 在三維CPP網絡中的0D/1D結構，CDs/PPy-CPP復合生物質蒸發器在1個光照強度下的蒸發率高達2.46 kg m-2?h-1，此外，在25 wt% NaCl溶液中的蒸發效率仍然很高，并表現出優異的抗鹽沉積能力。更重要的是，CDs/PPy-CPP蒸發器不僅為實現強酸/強堿和染料的溶液凈化提供了一個生物兼容平臺，還能從廢水中提取高質量的冷凝水。研究成果以Engineering of 0D/1D architectures in 3D networks over CDs/PPy-CPP biomass foam with high efficiency on seawater evaporation為題發表于Chemical Engineering Journal。

數據概要

圖1. CDs/PPy-CPP蒸發器的制備過程

圖2. (a)PP、(b) CPP和(c) CDs/PPy-CPP的掃描電鏡圖像。(d)CDs/PPy-CPP的高分辨率SEM圖像。（e、f）TEM和(g) HRTEM和(h)對應的CDs/PPy-CPP泡沫的元素映射圖像。

圖3.(a)所制備樣品的動態接觸角圖像。(b)蒸發器在染料中的垂直運輸行為。(c)蒸發器底部熱運動的熱成像圖像。(d)蒸發器表面自脫鹽過程的光學圖像。(e)蒸發器的抗鹽沉積能力照片。(f)水在蒸發器上的輸送和鹽擴散示意圖。

圖4. 所制備樣品的(a)紫外-Vis-NIR吸收光譜。(b)光熱效應分析單元的示意圖。(c)溫度變化。?(d)紅外熱像照片曲線。(e)所制備樣品的表面粗糙度。

圖5 (a)純水和已制備樣品的蒸發效率。(b)已制備樣品3小時內的連續蒸發效率。(c)不同光強下的蒸發效率。(d)不同鹽濃度下的蒸發效率。(e)循環測試。(f)蒸發效率的比較。

圖6 .(a)真實太陽能淡化系統的側視圖和俯視圖的光學圖像。(b)室外試驗的實際蒸發效率。(c)收集的冷凝水中MB和Mo的吸光度的變化。(d)酸性和堿性溶液中蒸發后的pH變化。(e)水純度測試。

論文地址

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147279

分享到