水资源缺少是重要的全球性问题之一。近年来,太阳能辐射驱动的海水淡化新方法十分重视。我国青岛生物动力与进程研讨所研讨员崔球带领的代谢物组学研讨组,在前期对纸浆泡沫资料研制的基础上,经过天然橡胶的协同增强和泡沫外表碳化,开宣布高稳定性、低本钱、且易于规模化制备的新式纤维素基太阳能光热转化资料。
纸浆泡沫是廉价、环保的新式多孔资料。它以纸浆纤维为质料,使用外表活性剂在纸浆纤维涣散液中常温常压空气发泡,一起,泡沫可阻挠纤维液相絮聚以及枯燥坍缩,然后构成均匀的多孔结构,滤水枯燥后制得泡沫资料。科研人员前期凭借硼离子交联和引进适量天然聚合物,开宣布可完成功能性定制化加工的新式纸浆泡沫资料(Chem. Eng. J., 2019, 371, 34-42;Carbohydr. Polym., 2022, 278, 118963),在新式绿色包装、修建、保温隔热和吸音等范畴颇具使用远景。
为了进一步提高纸浆泡沫资料的抗水性,研讨人员引进天然橡胶作为交联剂,选用简易的外表碳化工艺赋予碳化后的纸浆泡沫资料(CPNR)优异的光热转化效果。CPNR由顶部的光热转化层及下部的纸浆泡沫层组成,无需界面粘合或改性处理。顶部光热转化层具有优异才能的光吸收才能(93.2%),能吸收入射的太阳光并经过光热转化效果将其转化为热量,然后驱动水分蒸腾。下部的纸浆泡沫层能够将水分由底部传导运送至顶部光热转化层。一起,CPNR的多孔结构、低导热性(0.1 W mK-1)和丰厚的羟基结构,使其具有优异才能的隔热和吸水功能(9.9 g g-1)。本研讨制备的CPNR在模仿太阳光照强度下,水蒸腾速率和功率别离到达1.6 kg m-2h-1和98.1%。此外,CPNR具有优异才能的盐分自清洁与避免盐分累积的功能,并选用来历广泛的纤维素及简略的外表碳化工艺,使其本钱效益明显优于现有的光热转化资料。模仿实验证明,新式纤维素基光热转化资料可用作水蒸腾器,并有望用于海水淡化、盐/金属离子浓缩和污水处理等范畴。
近来,相关研讨成果宣布在《美国化学会-使用资料与界面》(ACS Appl. Mater. Inter)上。研讨作业得到国家自然科学基金、山东省自然科学杰出青年基金、山东动力研讨院和青岛市等的支撑。该作业由青岛动力所和加拿大湖首大学共同完成。(来历:我国科学院青岛生物动力与进程研讨所)