层状MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)异质结光热转换材料用于太阳能驱动水蒸发

1

作者 荣坤 温翠莲 +7 位作者 闻健森 李雄 廖秋刚 鄢思情 许超 张晓亮 萨百晟 孙志梅 《物理化学学报》 北大核心 2025年第6期50-63,共14页

金属1T相二硫化物(1 T-MoS_(2))具有优异的全光谱吸收能力和电导率,与Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene结合将有潜力用于光热转换应用。然而,在MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)异质结中提高1T-MoS_(2)的比例,以及深入理解其形成和性能调控机制还面临挑... 金属1T相二硫化物(1 T-MoS_(2))具有优异的全光谱吸收能力和电导率,与Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene结合将有潜力用于光热转换应用。然而,在MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)异质结中提高1T-MoS_(2)的比例,以及深入理解其形成和性能调控机制还面临挑战。本研究通过理论预测与实验研究相结合的方法,揭示了具有金属特性的Ti_(3)C_(2)T_(x)和1T-MoS_(2)可以通过强烈的层间相互作用和高效的电子传输显著提高光热转化性能。通过一步水热法制备了层状MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)异质结,成功增加了1T-MoS_(2)的比例,并实现了在Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片上原位生长MoS_(2)形成多层皱褶的异质结结构。值得注意的是,在功率为0.5 W·cm^(-2)的808 nm激光照射下,MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)异质结可以达到107℃的饱和温度,证明了其具备优异的光热转换能力。此外,将异质结与聚偏二氟乙烯(PVDF)膜结合,构建了一种高效的自浮式水蒸发装置。在模拟一个太阳光照射条件下,能够获得1.79kg·m^(-2)·h^(-1)的蒸发速率和96.4%的蒸发效率。本研究不仅为开发具有高效光热转换性能的MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)T_(x)异质结提供了新策略,而且为可持续太阳能驱动光热水蒸发技术的应用开辟了广阔的前景。 展开更多

关键词 MXene 二硫化钼 异质结 光热转化 太阳能驱动水蒸发

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仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战 被引量：2

2

作者 李吉焱 刘美辰 +2 位作者 罗雯雯 邢郭宇 孙寒雪 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期740-749,共10页

太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问... 太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。 展开更多

关键词 仿生设计 光热材料 太阳能驱动界面蒸发 蒸发器 水处理

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基于太阳能驱动界面蒸发设计的碳基光热材料研究进展

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作者 许兵 周晶 +6 位作者 刘佳 张旭 杨晓彤 姚兴洁 郭培勋 马良 张新玉 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期44-56,共13页

太阳能驱动界面蒸发(solar-driven interfacial evaporation, SDIE)能够利用太阳能将液态水高效转换为蒸汽,为发展生态友好和具有成本效益的淡水生产技术提供基础。其中光热材料是实现能量转换的关键平台,产生的热量可以直接用来加热蒸... 太阳能驱动界面蒸发(solar-driven interfacial evaporation, SDIE)能够利用太阳能将液态水高效转换为蒸汽,为发展生态友好和具有成本效益的淡水生产技术提供基础。其中光热材料是实现能量转换的关键平台,产生的热量可以直接用来加热蒸发。近年来,人们在提高太阳能水蒸发效率方面做了大量的工作,许多创新光热材料被用于实现可控和高效的太阳能-热能转换,以应对从微观尺度到分子水平的能源-水关系挑战。在此基础上,以碳基光热材料为基础,综述了SDIE技术中最新研究进展,重点介绍了石墨烯、碳纳米管、天然植物碳材料以及碳基复合材料等目前应用较为广泛的光热材料在SDIE领域的设计、合成和应用概况,并总结了蒸发水收集速率相关的研究成果,以期为设计低成本、高效光吸收、化学稳定、可重复使用和宽谱吸收的SDIE装置,实现离网脱盐提供参考;最后,对未来碳基材料在SDIE结合人工智能、发电、灭菌及全天候运行等领域的发展前景进行了展望,以期实现环保高效、多用途的水处理净化技术。 展开更多

关键词 太阳能驱动界面蒸发 光热转换 碳基材料 海水淡化 离网脱盐

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三维整体式碳基光热转换材料在太阳能界面水蒸发中的应用研究进展 被引量：2

4

作者 韩悦 张鹏 赵晓明 《新型炭材料（中英文）》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期240-253,共14页

光热驱动的海水淡化技术被认为是最具潜力的解决全球淡水资源短缺难题的方法之一。其中,太阳能界面水蒸发(SVG)是海水淡化效率的核心过程,是保证光热海水淡化技术具有能量转换效率高、设备简单、成本效益高的关键。在所有高效SVG候选材... 光热驱动的海水淡化技术被认为是最具潜力的解决全球淡水资源短缺难题的方法之一。其中,太阳能界面水蒸发(SVG)是海水淡化效率的核心过程,是保证光热海水淡化技术具有能量转换效率高、设备简单、成本效益高的关键。在所有高效SVG候选材料中,三维整体式碳基光热转换材料具有成本低、吸光效率高、结构可调性好、水蒸发速率高、无二次污染等优点。本综述首先简述了SVG的基本原理,以此为依据介绍了高效SVG材料的工作机制和设计原则,最后系统归纳和概述了4种不同类型的三维整体式碳基光热转换材料的研究进展。本综述为未来三维整体式碳基光热转换材料的构建及其在SVG领域的应用研究提供理论基础和研究指导。 展开更多

关键词 光热转换 三维整体材料 碳质材料 太阳能界面水蒸发 海水淡化

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太阳能驱动水蒸发性能测试系统的实验设计 被引量：1

5

作者 张忠华 于滨 司聪慧 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第1期56-60,共5页

为了满足对各种光热材料的光热蒸发性能测试以及实验教学需求,设计了一种太阳能驱动水蒸发性能测试系统。该设计以2种典型的金属基光热薄膜(纳米多孔银和纳米多孔铜薄膜)为例,测定了其水蒸发性能(蒸发效率、蒸发速率等指标)。结果表明:... 为了满足对各种光热材料的光热蒸发性能测试以及实验教学需求,设计了一种太阳能驱动水蒸发性能测试系统。该设计以2种典型的金属基光热薄膜(纳米多孔银和纳米多孔铜薄膜)为例,测定了其水蒸发性能(蒸发效率、蒸发速率等指标)。结果表明:2种金属薄膜均展现出优异的光热蒸发能力,在1 kW/m^(2)的光强下,纳米多孔银薄膜具有92.6%的蒸发效率和1.42 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率;而纳米多孔铜薄膜表现出92.9%的蒸发效率和1.47 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率,这验证了系统的可行性。同时,该实验也可用于材料科学与工程专业的实验教学。 展开更多

关键词 太阳能驱动水蒸发 光热材料 蒸发效率 蒸发速率

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木质纤维素基光热材料在太阳能驱动界面蒸发器中的应用

6

作者 邓博研 李威 +1 位作者 徐婷 司传领 《中国造纸学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期1-10,共10页

太阳能驱动的海水淡化技术是解决全球淡水资源短缺和水污染的一种有效途径。太阳能驱动界面蒸发器由于具有可以绿色利用太阳能、污染小和效益高等独特的优点引起了极大的关注。在众多太阳能驱动界面蒸发器的光热材料中,木质纤维素因来... 太阳能驱动的海水淡化技术是解决全球淡水资源短缺和水污染的一种有效途径。太阳能驱动界面蒸发器由于具有可以绿色利用太阳能、污染小和效益高等独特的优点引起了极大的关注。在众多太阳能驱动界面蒸发器的光热材料中,木质纤维素因来源广泛、价格低廉、绿色环保等优势,成为了研究热点。本文介绍了木质纤维素与碳材料、半导体、金属纳米颗粒或有机聚合物复合形成的光热材料,综述了其在太阳能驱动界面蒸发技术中的研究进展,并对木质纤维素基太阳能驱动界面蒸发器的应用进行总结与展望,以期为木质纤维素的高值化利用发展及其在海水淡化领域的实际应用提供借鉴。 展开更多

关键词 太阳能驱动界面蒸发器 海水淡化 光热材料 木质纤维素

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聚吡咯/纸浆纤维复合光热纸的制备及其太阳能驱动界面水蒸发研究 被引量：6

7

作者 胡颖 安显慧 钱学仁 《中国造纸》 CAS 北大核心 2022年第11期113-123,共11页

本研究以未漂硫酸盐针叶木浆为原料,采用原位聚合法制备具有良好亲水性、高能量转换效率的聚吡咯/纸浆纤维复合光热纸,并应用于太阳能驱动界面水蒸发。对光热纸的表面形貌和结构进行了表征,探究了吡咯浓度以及单体与氧化剂摩尔比对纸光... 本研究以未漂硫酸盐针叶木浆为原料,采用原位聚合法制备具有良好亲水性、高能量转换效率的聚吡咯/纸浆纤维复合光热纸,并应用于太阳能驱动界面水蒸发。对光热纸的表面形貌和结构进行了表征,探究了吡咯浓度以及单体与氧化剂摩尔比对纸光热性能的影响。结果表明,随吡咯浓度和氧化剂用量的增加,纸的光热性能也随之提升,当吡咯浓度为5 g/L、单体与氧化剂摩尔比为1∶2时,在1 kW/m^(2)的光照强度下,5 min内光热纸的表面温度可达85.3℃,水蒸发效率可达93.13%。具有优异能量转换效率和良好可循环性能的光热纸的成功开发,为太阳能水净化提供了一种潜在的技术方案。 展开更多

关键词 光热纸 聚吡咯 太阳能 界面水蒸发

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光热转换材料在太阳能驱动界面水蒸发装置中的研究进展 被引量：9

8

作者 肖朝虎 哈斯其美格 +3 位作者 李海玲 张璐 张禹晗 陈丽华 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期46-49,55,共5页

太阳能驱动界面水蒸发装置可将吸收的太阳辐射能量定位到光热转换材料的上表面,使太阳能加热表面少量的水产生水蒸汽这一过程发生在光热转换材料表面的薄层空气与水的界面处。与传统对整个水体加热获取淡水资源的技术相比具有光热转化... 太阳能驱动界面水蒸发装置可将吸收的太阳辐射能量定位到光热转换材料的上表面,使太阳能加热表面少量的水产生水蒸汽这一过程发生在光热转换材料表面的薄层空气与水的界面处。与传统对整个水体加热获取淡水资源的技术相比具有光热转化效率高,所用能源为清洁、可再生太阳能等优点正受到越来越多的关注。由于光热转换材料在太阳能驱动水蒸发装置中发挥着至关重要的作用,对不同材料的光热转换原理进行了简介,重点对金属纳米材料、半导体材料、碳基材料和有机聚合物材料在太阳能驱动界面水蒸发装置中的研究与应用进行了综述,并对光热转换材料在海水淡化领域的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 太阳能驱动 光热转换材料 界面蒸发 海水淡化

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甘蔗生物质炭在界面太阳能海水淡化中的应用 被引量：1

9

作者 何乃如 田子谕 +3 位作者 王伟 桓茜 靳浩斌 白帅丽 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期44-52,共9页

太阳能驱动的界面水蒸发作为环保、高效、可持续的海水淡化技术,在近年来受到广泛关注。快速的水运输、高效的光热转换是实现持续、稳定蒸发的关键。多级孔道的生物质衍生蒸发器在太阳能水蒸发应用中展示出高效、环保、可持续的应用潜... 太阳能驱动的界面水蒸发作为环保、高效、可持续的海水淡化技术,在近年来受到广泛关注。快速的水运输、高效的光热转换是实现持续、稳定蒸发的关键。多级孔道的生物质衍生蒸发器在太阳能水蒸发应用中展示出高效、环保、可持续的应用潜力。以废弃的甘蔗节为原料,利用冷冻干燥和高温碳化工艺制备了具有天然多级孔道结构的生物质基蒸发器,并研究了材料的光吸收、水运输和蒸发性能以及不同风速下对流空气对蒸发器的蒸发性能和热损失的改善作用。结果表明:具有发达的多级孔道结构的生物质基蒸发器展示出了高达92.8%的太阳光吸收率。在一倍太阳光强下展示出1.55 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率和77.6%的光热转换效率。此外,在风速2 m/s的条件下,蒸发器的蒸发速率展示出了高达2.27 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率和91.6%的光热转换效率,显示了对流效应对淡水产出速率的增强和对热损失的抑制作用。 展开更多

关键词 太阳能驱动水蒸发 空气对流 多级孔道结构 生物质材料

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活化多孔炭用于高效太阳能界面水蒸发协同吸附有机污染物 被引量：4

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作者 李宁 马勇 +6 位作者 常青 薛超瑞 李莹 郑文静 刘磊 范向前 胡胜亮 《新型炭材料（中英文）》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期925-938,共14页

近年来,太阳能驱动界面水蒸发(solar-driven interfacial water evaporation,SDIWE)在海水淡化和废水净化方面展现出巨大应用潜力并受到了世界各国的广泛关注。然而,如何有效地利用产生的传导热损失去除有机污染物仍然是一个挑战。本文... 近年来,太阳能驱动界面水蒸发(solar-driven interfacial water evaporation,SDIWE)在海水淡化和废水净化方面展现出巨大应用潜力并受到了世界各国的广泛关注。然而,如何有效地利用产生的传导热损失去除有机污染物仍然是一个挑战。本文创新性地利用传导热损失进行SDIWE-辅助吸附有机污染物以提高SDIWE系统的整体能效。具体而言,通过盐模板辅助炭化和KOH活化两种方法制备了多孔炭(porous carbon,PC)和活化PC。PC与KOH活化质量比为1∶4的样品(PC-A4)具有分层多孔结构,比表面积高达1867.71 m^(2) g^(-1),孔体积高达1.04 cm^(3) g^(-1),具有较好的全光谱吸收能力。基于此,PC-A4样品具有较高的蒸发速率和能量转换效率,通过调节水体质量可以进一步提高蒸发速率和能量效率。值得注意的是,在309 K的传导温度下PC-A4样品对罗丹明B的最大吸附量达到1610 mg g^(-1),高于相同样品在298 K传导温度下的吸附量。因此,这项工作为有效利用SDIWE系统的传导热损失和推动污水净化技术的应用发展提供了一条有前途的途径。 展开更多

关键词 太阳能驱动界面水蒸发 活化多孔炭 传导热损失 SDIWE-辅助吸附 水净化

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基于二维光热材料的界面太阳能光热蒸发系统优化 被引量：1

11

作者 张蕾 杜红英 +1 位作者 冯文浩 郭军康 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期4571-4586,共16页

海水淡化是缓解全球淡水资源匮乏的重要途径,但传统的海水淡化技术存在高成本、高能耗、低效率的问题。利用太阳能作为唯一能源输入的界面太阳能光热蒸发技术(interfacial solar steam generation,ISSG)因其低成本、可持续、高效率的优... 海水淡化是缓解全球淡水资源匮乏的重要途径,但传统的海水淡化技术存在高成本、高能耗、低效率的问题。利用太阳能作为唯一能源输入的界面太阳能光热蒸发技术(interfacial solar steam generation,ISSG)因其低成本、可持续、高效率的优势引起了人们极大的关注,ISSG在气-液界面通过高效光热转化将水分子蒸发冷凝收集得到淡水。本文介绍了近年来利用二维光热材料设计的界面太阳能吸收器结构的演变,重点分析了膜(涂层)-气凝胶-水凝胶(泡沫)的发展历程,指出基于水凝胶(泡沫)的光热蒸发系统具有高效热定位、高效光热转换、高效抗盐沉积、快速输水和水活化的独特优势。在此基础上,对ISSG的发展前景及挑战进行了总结,提出了开发自动调节蒸发速率、蒸汽温度的新型智能蒸发系统,并将其与能源、农业、工业等领域互联的新策略,旨在启发从实验室到实际大规模太阳能驱动清洁水生产的光热蒸发系统的科学设计及工程应用。 展开更多

关键词 光热材料 界面蒸发 太阳能 水凝胶 水净化

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基于太阳能驱动的空气制水灌溉设备设计

12

作者 亚尔肯江·亚生 亚森江·白克力 +1 位作者 史长胜 刘锋 《江苏农机化》 2024年第2期7-10,共4页

文章设计了一种利用太阳能驱动的空气制水农用灌溉设备,通过优化太阳能板、过滤系统和布局,将空气中水分高效凝结为灌溉水。经仿真计算,该设备冷凝器受到的最大应力为5.06 MPa,最大位移量为1.5 mm,均满足材料强度要求。此设计通过冷凝... 文章设计了一种利用太阳能驱动的空气制水农用灌溉设备,通过优化太阳能板、过滤系统和布局,将空气中水分高效凝结为灌溉水。经仿真计算,该设备冷凝器受到的最大应力为5.06 MPa,最大位移量为1.5 mm,均满足材料强度要求。此设计通过冷凝器将水分从空气中提炼出来,相较于传统的水泵系统,能耗更低,能量转化率更高。 展开更多

关键词 南疆 太阳能驱动 空气制水 灌溉方式 蒸发冷凝法

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改性玉米芯制备太阳能界面蒸发体及其性能分析

13

作者 段慧玲 凌童 +1 位作者 付小强 阚阚 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期236-241,共6页

针对天然生物质材料应用于海水淡化领域,蒸发效率较低、材料容易降解等问题,采用多巴胺对天然玉米芯进行改性处理,以改性玉米芯为基底,在其表面包覆炭黑-纤维素薄膜,制备了一种集光热转换、输水、隔热于一体的太阳能界面蒸发体。对改性... 针对天然生物质材料应用于海水淡化领域,蒸发效率较低、材料容易降解等问题,采用多巴胺对天然玉米芯进行改性处理,以改性玉米芯为基底,在其表面包覆炭黑-纤维素薄膜,制备了一种集光热转换、输水、隔热于一体的太阳能界面蒸发体。对改性玉米芯蒸发体的光学吸收性能、输水性能、接触角进行表征,并搭建了室内蒸发试验和户外蒸发试验系统,测试了改性玉米芯的蒸发性能,与天然玉米芯相比,改性玉米芯蒸发体的蒸发速率相对未改性的提升了约10.4%。对改性玉米芯蒸发体进行了30次循环试验,蒸发体均保持稳定的蒸发速率,整个循环测试中蒸发速率波动不超过1%。并且,长期工作后,蒸发体表面没有盐分沉积,没有出现材料软化、降解现象。改性玉米芯蒸发体在海水环境中能够保持良好、稳定的蒸发性能,且能够有效降低海水中的Na^(+)、K^(+)、Mg^(2+)、Ca^(2+)等离子浓度,达到世界卫生组织所规定的饮用标准中的相应限值。改性玉米芯蒸发体的制备方法简单、成本低廉、蒸发性能稳定,为扩展生物质材料在海水淡化领域的应用提供了有效途径。 展开更多

关键词 改性 太阳能 玉米芯 界面蒸发体 输水性能 蒸发性能 长期工作稳定

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碳氮化钛/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器的制备及其性能

14

作者 娄辉清 上媛媛 +1 位作者 曹先仲 徐蓓蕾 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期9-15,共7页

为提高太阳能光热转化效率,基于太阳能驱动的界面水蒸发原理,结合粘胶纤维的形貌和性能特点,通过在垂直排列的粘胶纤维束端面构筑碳氮化钛(MXene)作为光热转化层,制备MXene/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器,并系统分析MXene涂层数... 为提高太阳能光热转化效率,基于太阳能驱动的界面水蒸发原理,结合粘胶纤维的形貌和性能特点,通过在垂直排列的粘胶纤维束端面构筑碳氮化钛(MXene)作为光热转化层,制备MXene/粘胶纤维束集合体太阳能界面水蒸发器,并系统分析MXene涂层数、光照强度对太阳能界面水蒸发器蒸发性能及稳定性的影响。结果表明:粘胶纤维表面的沟槽结构及其集合体垂直排列形成的毛细孔为水传输提供了有利通道;纤维束集合体端面涂覆光热转换材料MXene和增加光照强度有利于提高器件的水蒸发性能,当MXene涂层数由1层增加至5层时,其蒸发速率和蒸发效率分别从0.78 kg/(m^(2)·h)和39.4%提高至1.47 kg/(m^(2)·h)和74.4%;随着光照强度的增大,太阳能界面水蒸发器的蒸发性能也随之大幅提高,当光照强度由1 kW/m^(2)增加到5 kW/m^(2)时,其蒸发速率由1.47 kg/(m^(2)·h)提高至6.45 kg/(m^(2)·h),蒸发效率由70.6%提高至82.4%;太阳能界面水蒸发器在2 kW/m^(2)的光照强度下使用144 h后,其蒸发速率和蒸发效率仍分别高达3.31 kg/(m^(2)·h)和82.1%,与初始值相比仅降低4.1%和3.5%,具有较好的稳定性能。 展开更多

关键词 粘胶纤维束 碳氮化钛 太阳能界面水蒸发器 光热转换层 水蒸发性能

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聚乙烯醇载银海绵的制备及界面光热驱动水蒸发性能 被引量：8

15

作者 杨兆华 成鸿静 +3 位作者 杨弋 刘辉 杜飞鹏 张云飞 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期76-82,共7页

利用光热材料的太阳能水蒸发技术是一种绿色、环保地解决淡水资源短缺的重要技术,但光热材料的制备成本、蒸发效率和热损失等因素限制了其推广应用.本文采用一锅法制备了聚乙烯醇载银海绵(AgNPs/PVA)太阳能界面蒸发器,并研究了AgNPs含量... 利用光热材料的太阳能水蒸发技术是一种绿色、环保地解决淡水资源短缺的重要技术,但光热材料的制备成本、蒸发效率和热损失等因素限制了其推广应用.本文采用一锅法制备了聚乙烯醇载银海绵(AgNPs/PVA)太阳能界面蒸发器,并研究了AgNPs含量对AgNPs/PVA在太阳能驱动水蒸发过程中光热性能的影响.研究结果表明,当AgNPs的质量为PVA的10%时,制备的AgNPs/PVA在1 kW/m^(2)的太阳光强度下具有最优的蒸发速率,水蒸发速率可达1.62 kg‧m^(‒2)‧h^(‒1),为纯水(0.42 kg‧m^(‒2)‧h^(‒1))的3.9倍.本文制备的AgNPs/PVA具有制备工艺简单、亲水性能优良和蒸发性能良好的特点,在太阳能驱动水蒸发领域具有较大的应用前景. 展开更多

关键词 一锅法 聚乙烯醇载银海绵 银纳米颗粒 亲水性 界面光热驱动水蒸发

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基于不同类型溶液蒸气压特性的太阳能界面蒸发实验研究 被引量：4

16

作者 王洁冰 高金彤 徐震原 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期663-671,共9页

太阳能界面蒸发可实现高效太阳能海水淡化和蒸发式污水处理,但目前的研究大多局限于纯水或NaCl溶液。实际脱盐或废水处理中溶质会与此不同,导致溶液蒸气压变化并影响蒸发性能。本文首先分析了溶液表面蒸气压曲线类型,将其分为上凸型、... 太阳能界面蒸发可实现高效太阳能海水淡化和蒸发式污水处理,但目前的研究大多局限于纯水或NaCl溶液。实际脱盐或废水处理中溶质会与此不同,导致溶液蒸气压变化并影响蒸发性能。本文首先分析了溶液表面蒸气压曲线类型,将其分为上凸型、下凹型和直线型。针对这几种蒸气压曲线进一步选取[EMIM][OTf]、[EMIM][Ac]和NaCl水溶液作为代表溶液,在不同辐照强度和浓度下进行了实验研究,并与纯水的蒸发作对比。实验结果表明:低浓度下[EMIM][OTf]水溶液展现出了良好的蒸发性能,主要原因是由于其蒸气压处于上凸区间;当溶液浓度升高或辐照强度提升时,[EMIM][OTf]溶液的蒸发速率提升较NaCl水溶液小,主要原因在于蒸发过程的浓度极化导致气液界面处的[EMIM][OTf]浓度升高,蒸气压相差较小;不同工况下[EMIM][Ac]水溶液的蒸发速率均较慢,纯水的蒸发速率最快,体现了蒸气压对蒸发性能的关键影响,原因是低蒸气压导致高蒸发温度,并带来更多的能量损失。 展开更多

关键词 汽液平衡 蒸发 界面蒸发 溶液 太阳能 水处理

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用于农田灌溉的轻木基水蒸发器的制备和性能研究

17

作者 褚小龙 《南方农机》 2024年第3期58-60,共3页

【目的】在淡水资源愈发短缺的背景下,解决传统的海水淡化技术存在的能耗大、成本高、污染重等问题,利用海水淡化技术为农田灌溉提供可持续的水资源。【方法】通过利用植酸水溶液(Phytic acid,PA)对轻木(Balsa wood,BW)表面进行改性,成... 【目的】在淡水资源愈发短缺的背景下,解决传统的海水淡化技术存在的能耗大、成本高、污染重等问题,利用海水淡化技术为农田灌溉提供可持续的水资源。【方法】通过利用植酸水溶液(Phytic acid,PA)对轻木(Balsa wood,BW)表面进行改性,成功制备了具备优异蒸发性能的植酸改性轻木水蒸发器(PA-BW)。以自浮性优异的轻木为研究基础,利用植酸对轻木蒸发面进行一步处理,在120℃的环境中进行保温处理,成功制作了具有优异光-热转化能力的太阳能界面水蒸发器。【结果】PA-BW蒸发器在1个太阳的光照强度下有着1.64 kg·m-2·h-1的蒸发速率和高达94.1%的光-汽转化效率,远远优于未经处理的轻木(0.81 kg·m-2·h-1,44.7%)。【结论】PA-BW蒸发器由于实验步骤简单、成分不会对环境造成负担和污染,具有很大的优势。并且木材改性的方案具有简便、温和、通用性强等优点,在未来利用海水淡化技术助力农田灌溉的研究中具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 海水淡化 植酸 轻木 太阳能界面水蒸发器

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芳纶织物基界面光热蒸发材料的制备及其性能 被引量：5

18

作者 陈亚丽 赵国猛 +4 位作者 任李培 潘露琪 陈贝 肖杏芳 徐卫林 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期115-121,共7页

太阳能水蒸发技术作为一种理想的获取淡水资源的方式,具有成本低廉、安全、环保以及太阳能转换效率高等优点。为实现高效稳定的太阳能界面蒸发,以高性能纤维织物芳纶为基底,采用多巴胺原位聚合和活性炭浸涂制备了一种芳纶织物基吸光材... 太阳能水蒸发技术作为一种理想的获取淡水资源的方式,具有成本低廉、安全、环保以及太阳能转换效率高等优点。为实现高效稳定的太阳能界面蒸发,以高性能纤维织物芳纶为基底,采用多巴胺原位聚合和活性炭浸涂制备了一种芳纶织物基吸光材料。对改性前后芳纶织物的微观结构、润湿性、吸光性、吸光稳定性和力学性能进行测试与分析,研究芳纶织物基吸光材料蒸发器件的太阳能水蒸发性能。结果表明:经多巴胺和活性炭修饰后芳纶织物的润湿性和吸光性得到显著提高,且具有稳定的吸光性和力学强度;在模拟的一个太阳光强下,芳纶织物基蒸发器件多次循环蒸发实验的蒸发速率稳定在1.81 kg/(m^(2)·h);该蒸发器件可从各类废水中获取洁净水,实现长期稳定的废水处理。 展开更多

关键词 芳纶织物 光热转换 界面蒸发 太阳能水蒸发技术 废水处理

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聚吡咯修饰的羧甲基纤维素/磺化共轭微孔聚合物复合气凝胶光热转换净水性能研究

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作者 宋玲彦 马丽娜 +6 位作者 郭玉萍 郭玉燕 于家乐 杨艺鹏 杨一鸣 陈丽华 哈斯其美格 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期5028-5037,共10页

淡水资源作为生命赖以生存的物质基础面临严重挑战,利用高效的太阳能驱动界面蒸发(SSG)是解决目前水资源短缺的重要手段,一种新型的多孔材料共轭微孔聚合物(CMPs)在水处理技术中具有重要作用。以CMC/SCMP为前躯体在其表面喷涂聚吡咯制... 淡水资源作为生命赖以生存的物质基础面临严重挑战,利用高效的太阳能驱动界面蒸发(SSG)是解决目前水资源短缺的重要手段,一种新型的多孔材料共轭微孔聚合物(CMPs)在水处理技术中具有重要作用。以CMC/SCMP为前躯体在其表面喷涂聚吡咯制备了一种新型太阳能蒸发器(CMC/SCMP-PPy),喷涂聚吡咯增强了光吸收性能,光吸收率可达91%,实现了光热转化能力。该气凝胶在1 kW/m^(2)太阳条件下表现出良好的光热转换性能,蒸发效率可达85.57%。多孔结构和亲水特性使其具有优异的水传输能力,稳定的化结构使其具有优异的耐盐性以防止盐晶体沉积堵塞材料孔道,使其实现了光热转化能力。这项研究进一步优化了CMPs在废水的净化,实现了清洁能源的利用,为开发新型光热材料提供了新的思路。 展开更多

关键词 共轭微孔聚合物 太阳能驱动界面蒸发 耐盐

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r-TiO_(2)@BCC复合材料的制备及光热性能研究

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作者 贾怡颖 张畅 +2 位作者 赵锦博 傅馗桁 张艳辉 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期114-121,共8页

太阳能驱动的界面水蒸发是一种高效、可持续性的海水淡化、废水处理方法,在缓解淡水资源匮乏和能源危机方面具有巨大潜力,成为研究热点。本文以Na BH_(4)为还原剂,将纳米TiO_(2)高温还原为还原态(黑色)TiO_(2),并负载于碳化玉米芯。研... 太阳能驱动的界面水蒸发是一种高效、可持续性的海水淡化、废水处理方法,在缓解淡水资源匮乏和能源危机方面具有巨大潜力,成为研究热点。本文以Na BH_(4)为还原剂,将纳米TiO_(2)高温还原为还原态(黑色)TiO_(2),并负载于碳化玉米芯。研究了玉米芯不同碳化温度与还原态TiO_(2)负载量对复合材料光热蒸发能力的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)等对r-TiO_(2)@BCC复合材料的形貌结构、光吸收率等进行了表征。结果表明:将含有氧空位的还原态TiO_(2)负载于丰富孔道结构的碳化玉米芯,可获得显著的光热转换及水蒸发性能。在1k W/m^(2)模拟太阳光照射1 h的条件下,玉米芯碳化温度为700℃、还原态TiO_(2)的负载量为0.18 g时,r-TiO_(2)@BCC复合材料水蒸发速率为2.18 kg/(m^(2)·h),光热转换效率为89.28%。 展开更多

关键词 光热转换 生物质碳 还原态TiO_(2) 太阳能界面水蒸发

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