从自然可持续性的角度出发,制备一种导电和磁性的碳气凝胶
太阳能驱动的界面蒸发(SIE)是一种很有前途的获取洁净水的方法,但在海水中存在严重的盐垢和长期性能差的问题。本文,中科院兰州化物所张俊平研究员团队在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Electrically Conductive Carbon Aerogels with High Salt-Resistance for Efficient Solar-Driven Interfacial Evaporation”的论文,研究从自然可持续的角度报道了一种高性能的抗盐SIE系统。以废纸为原料,对Fe3O4改性纤维素进行炭化制备导电和磁性的碳气凝胶,利用O2活化其外表面,形成Janus超亲水/超疏水结构。
气凝胶具有大孔骨架的超亲水性外表面可确保超快速且充足的水供应和盐分扩散,而超疏水性内部则是阻碍水/盐渗透的绝热体。得益于高的太阳能吸收率(〜97%),低的热导率,独特的Janus结构以及光热/电热效应,气凝胶在模拟海水中表现出高蒸发率(2.1 kg m –2 h –1)。气凝胶具有以下卓越的长期防盐性能:
(i)即使在10 wt%的NaCl溶液中,在模拟海水中连续蒸发> 20 d也不会降解,
(ii)在不补充海水的情况下连续蒸发> 50 h。
此外,气凝胶可以从复杂的废水中完全去除重金属离子,可溶性有机物和油。这项研究为通过海水和复杂废水的SIE获得清洁水提供了另一种方法。
总之,从自然可持续性的角度出发,制备了一种导电和磁性的碳气凝胶,用于高性能耐盐SIE和水净化。碳气凝胶显示出高度多孔的结构,低密度,出色的机械性能,高的太阳吸收率,低的热导率,独特的Janus结构以及光热/电热效应。因此,气凝胶提供了一种通过海水和复杂废水的SIE获得清洁水的替代方法。该研究为设计用于实际脱盐和水净化的高级太阳能蒸发器提供了新途径。