物理化学学报 >> 2020, Vol. 36 >> Issue (9): 1912008.doi: 10.3866/PKU.WHXB201912008
所属专题: 精准纳米合成
熊辉1, 谢歆雯2, 王苗2,*(), 侯雅琦1, 侯旭1,2,3,4,*()
收稿日期:
2019-12-02
录用日期:
2020-02-12
发布日期:
2020-03-02
通讯作者:
王苗,侯旭
E-mail:miaowang@xmu.edu.cn;houx@xmu.edu.cn
基金资助:
Hui Xiong1, Xinwen Xie2, Miao Wang2,*(), Yaqi Hou1, Xu Hou1,2,3,4,*()
Received:
2019-12-02
Accepted:
2020-02-12
Published:
2020-03-02
Contact:
Miao Wang,Xu Hou
E-mail:miaowang@xmu.edu.cn;houx@xmu.edu.cn
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摘要:
目前,太阳能海水淡化领域通过光子管理、纳米尺度热调控、开发新型光热转换材料、设计高效光吸收太阳能蒸馏器等方法实现了界面太阳能驱动蒸汽生成,这种绿色、可持续的脱盐技术已成为近年来的研究热点。碳基材料如碳纳米管、石墨烯、炭黑、石墨等都有涵盖整个太阳光光谱的光吸收能力,是一类新型的光热转换材料。本文通过对材料进行微结构设计,使用化学气相沉积(CVD)技术,在不锈钢网状骨架上生长碳纳米管形成光热转换活性区,以实现高效光吸收、光热转换,并进一步设计了房屋型太阳能蒸发器,其中盐水表面被微米网状-碳纳米管蒸发膜覆盖,利用光热转换过程产生的热量驱动重盐水中的水蒸发产生水蒸气,最后对水蒸气进行冷凝回收实现脱盐。实验结果表明,当光照强度为1个太阳光(1 kW∙m-2)时,膜表面温度迅速升高并稳定于84.37 ℃,对于重盐水(100 g∙L-1 NaCl)的脱盐率达到99.92%,可实现稳定持续的重盐水脱盐。这种方法可用于构建多孔界面光热转换脱盐系统,对设计界面光蒸汽转化膜材料及器件,实现规模化海水淡化具有重要的意义。
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图2
微米网状-碳纳米管膜制备示意图。(a)化学气相沉积法制备微米网状-碳纳米管膜的过程示意图,100 g·L?1 NaCl溶液在化学气相沉积法制备的微米网状-碳纳米管膜上的接触角为133.4°;(b)机械填充法制备微米网状-碳纳米管膜的过程示意,使用0.5 g碳纳米管填充不锈钢网得到机械填充法制备的微米网状-碳纳米管膜1,100 g·L?1 NaCl溶液在机械填充法制备的微米网状-碳纳米管膜1上的接触角为145.8°。使用0.25 g碳纳米管填充不锈钢网得到机械填充法制备的微米网状-碳纳米管膜2,100 g·L?1 NaCl溶液在机械填充法制备的微米网状-碳纳米管膜2上的接触角为135.0°"
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