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北京化工大學(xué)Xiaofeng Li和Zhong-Zhen Yu課題組--垂直排列的還原氧化石墨烯/Ti3C2Tx MXene雜化水凝膠用于高效產(chǎn)生太陽(yáng)能蒸汽
       有效利用豐富的太陽(yáng)能進(jìn)行海水淡化和廢水凈化是生產(chǎn)清潔水的可持續(xù)技術(shù)之一,有助于緩解全球水資源短缺。在本文中,我們將垂直排列的還原氧化石墨烯/Ti3C2Tx MXene(A-RGO/MX)雜化水凝膠與排列的通道作為獨(dú)立的太陽(yáng)能蒸汽產(chǎn)生裝置,以高效地產(chǎn)生太陽(yáng)能蒸汽。由液氮輔助定向凍結(jié)過程生成的垂直排列的通道不僅將水迅速向上傳輸?shù)秸舭l(fā)表面,以有效地產(chǎn)生太陽(yáng)能蒸汽,而且還促進(jìn)通道內(nèi)太陽(yáng)光的多次反射,從而有效吸收太陽(yáng)光。略微減少使RGO具有大量極性基團(tuán),有效降低了水汽化焓,從而有效地加速了水汽化。基于Marangoni效應(yīng)滲透到A-RGO水凝膠內(nèi)部的MXene片增強(qiáng)了光吸收能力和光熱轉(zhuǎn)換性能。結(jié)果,A-RGO/MX雜化水凝膠在1次太陽(yáng)照射下實(shí)現(xiàn)了2.09 kg·m-2·h-1的水蒸發(fā)速率和93.5%的高轉(zhuǎn)化效率。此外,這種光熱轉(zhuǎn)化水凝膠可快速淡化海水并凈化廢水,以產(chǎn)生清潔水,其中大多數(shù)離子的離子截留率均高達(dá)99%以上。
 
 
Figure 1. A-RGO/MX混合水凝膠的制造示意圖。
 

Figure 2. 冷凍干燥的RGO/MX水凝膠(a,b),冷凍干燥的A-RGO/MX水凝膠(c,e)的SEM圖像及其(f)C、(g)O和(h)Ti元素。(i)GO粉末,Ti3C2Tx MXene粉末,凍干的RGO水凝膠和凍干的RGO / MX水凝膠的FT-IR光譜。(j)拉曼光譜。(k)GO和(l)RGO的C 1s XPS。
 
 
Figure 3. (a)A-RGO/MX水凝膠的數(shù)碼照片。(b)在220–2,500 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收光譜(插圖顯示在220–800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收光譜)。(c)A-RGO/MX氣凝膠響應(yīng)光照下溫度曲線的時(shí)間軌跡。(d)1、(e)3、(f)5和(g)7光照強(qiáng)度下,A-RGO/MX水凝膠的表面溫度。
 
 
Figure 4. 水凝膠的太陽(yáng)蒸汽產(chǎn)生性能。
 
 
Figure 5. (a)太陽(yáng)熱凈化之前(原始)和之后海水中離子含量的變化。(b)太陽(yáng)熱凈化后海水的離子排斥率。(c)太陽(yáng)熱凈化之前(原始)和之后(原始WHO標(biāo)準(zhǔn)在短水平線上),模擬廢水中四個(gè)初級(jí)離子濃度的變化。(d)太陽(yáng)熱凈化后海水的離子排斥率。
 
       相關(guān)研究成果于2020年由北京化工大學(xué)Xiaofeng Li和Zhong-Zhen Yu課題組,發(fā)表在Nano Research(doi.org/10.1007/s12274-020-2970-y)上。原文:Vertically aligned reduced graphene oxide/Ti3C2Tx MXene hybrid hydrogel for highly efficient solar steam generation。

轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào):

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