。研讨标明木头通道壁上原位成长的Ni-DTA增强了蒸腾器的光吸收,一起使蒸腾界面的热量局域化。经过进一步合理操控溶剂份额,蒸腾器完成了一维纳米纤维和零维纳米颗粒共存,有用地保存了木质衬底的分层通道和开孔结构。这种根据配位聚合物和木头的水制取资料,为海水淡化供给了一种有用的解决方案,一起为光热蒸腾器的供给了有用战略。该研讨以题为“When Coordination Polymers Meet Wood: from Molecular Design toward Sustainable Solar Desalination”的论文宣布在《ACS Nano》上。
作者首要经过化学脱木质素和冷冻干燥法对巴沙木进行预处理,部分木质素的脱除添加了木头基底的亲水性,一起暴露在外表的活性基团有利于后续聚合物的锚定。以镍作为金属源,二硫代乙酰胺(H 2DTA)为配体,在室温环境下将反响置于超声浴中,使配位聚合物在木头衬底上原位成长。值得一提的是,木头在反响开端的几秒内即可变成黑色。待反响一段时间后取出样品,重复洗刷后对其进行冷冻干燥处理。
配位聚合物Ni-DTA的描摹遭到溶剂系统的影响,在不同溶剂中其凝胶化程度出现显着差异。其间,因为具有相对较大的空间位阻和配位才能,DMF能够有用促进Ni-DTA的凝胶化,而其他溶剂在老化12 h后均发生沉积。对此,作者运用不相同体积比的甲醇/DMF作为溶剂,完成对聚合物的描摹调控。在纯甲醇中,聚合物出现粒径为100 ~ 200 nm的纳米颗粒。跟着DMF含量的添加,Ni-DTA从纳米颗粒逐步转变为纳米纤维。当溶剂中DMF的含量下降时,聚合物链的相互效果削弱,有用地按捺了纳米纤维进一步纵向成长。
凭借SEM对蒸腾器的描摹进行调查。在纯甲醇系统下,木头通道壁上均匀地负载了很多纳米颗粒。在纯DMF系统下,木头的外表燥后的Ni-DTA凝胶掩盖,孔道被阻塞。将溶剂系统调整为甲醇:DMF=3:7,此刻纳米纤维和纳米颗粒一起存在于巴沙木的通道壁外表,且这一进程中衬底的开孔通道得以保存。此外,木头脱木质素的处理以及聚合物的进一步锚定添加了样品的亲水性,在毛细效果下加快了水在通道内的传递。
经过导热系数仪对蒸腾器的导热功能进行测定,样品的低导热性(0.238 W m −1 K −1)使能量有用地定位在蒸腾器外表。运用红外摄像机记载Balsa-NiDTA-4蒸腾器在蒸腾进程中的外表温度。在一个太阳照射下,Balsa-NiDTA-4蒸腾器的外表温度从16 oC十分显着升高到40.5 oC,展示了蒸腾器杰出的光热转化才能。为了确认反响进程的最优条件,作者对不同溶剂份额、浓度、反响时间来测验,终究Balsa-NiDTA蒸腾器完成2.75 kg m -2 h -1的蒸腾速率和82%的能量功率。
因为聚合物Ni-S/Ni-N键的结实结合以及Ni-DTA较强的纤维素亲和力,Balsa-NiDTA蒸腾器具有优异才能的化学稳定性。在对样品进行强酸、强碱及超声处理后,蒸腾器功能无显着下降。此外,蒸腾器具有十分杰出的海水淡化功能、有用性及可循环性。一起,经过平板计数法核算得出Balsa-NiDTA的抗大肠杆菌率高达97.5%,标明蒸腾器较好的抗菌功能。
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