【48812】深圳大学王元丰连发《EcoMat》、《AFM》:仿生界面+共轭分子助力海水淡化新战略
来源:太阳能    发布时间:2024-06-06 03:49:17
产品描述: 在全球人口敏捷添加和经济持续发展的布景下,犁地和淡水资源的缺少渐渐的变成了咱们日子中日益严重的问题。太阳能驱动的界面水蒸腾技能,使用太阳能界面集热的办法完成海水淡化,是最有期望取得高质量淡水的办法之一。近年来,科研人员在光热资料规划组成、太阳能蒸腾器结构调控方面打开研讨,逐渐的提高蒸腾器的蒸腾速率和太阳能-蒸汽转化功率。其间,依据有机分子的光热蒸腾体系以其质轻、低价及结构可调等特色遭到重视,然...
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详细介绍

  在全球人口敏捷添加和经济持续发展的布景下,犁地和淡水资源的缺少渐渐的变成了咱们日子中日益严重的问题。太阳能驱动的界面水蒸腾技能,使用太阳能界面集热的办法完成海水淡化,是最有期望取得高质量淡水的办法之一。近年来,科研人员在光热资料规划组成、太阳能蒸腾器结构调控方面打开研讨,逐渐的提高蒸腾器的蒸腾速率和太阳能-蒸汽转化功率。其间,依据有机分子的光热蒸腾体系以其质轻、低价及结构可调等特色遭到重视,然而在面向实践使用中面临着捕光功率低、循环功用差、易氧化失效等问题。

  近来,深圳大学王元丰等研讨人员提出了使用仿生界面的共同结构和潮湿性合作有机共轭分子,完成高效捕光和循环安稳的光热海水淡化战略,研讨成果为低成本、制备简易、抗盐经用的太阳能蒸腾体系和海上农业供给了新的思路。

  研讨人员受荷叶和水生硅藻的启示,经过简略的有机组成办法得到光热共轭分子,将光热分子负载到了低成本的纤维素纸和木浆海绵上,别离构建了具有自漂浮Janus潮湿结构和水面下悬浮机制的蒸腾器。依据仿荷叶Janus结构的蒸腾器,下外表潮湿高速集水,而上外表疏水表现出抗盐功用;依据仿硅藻的3D孔结构蒸腾器,供给高效的重复捕光功用,一起安稳地悬浮在水表层以下,蒸腾器上外表保存一层水膜,在蒸腾进程中能使用扩散作用快速除盐,并阻隔氧气推迟氧化,供给蒸腾器的循环耐久性。在一个规范太阳光下,蒸腾器的太阳能-蒸汽转化功率超过了88%,而且蒸腾器的太阳能水蒸腾功率最高到达1.62 kg m−2 h−1,这是现在依据纯有机分子蒸腾器的最高功率之一。相关作业以“Broadband solar-driven water evaporator based on organic hybrid bandgap and bio-mimetic interfaces”和“Biomimetic seawater evaporator based on organic three-dimensional light capture and suspension-protection mechanism for in situ marine cultivation”为题宣布于世界期刊EcoMat和AdvancedFunctionalMaterials上。文章榜首作者为朱景帅博士,合作者还包含:中国科学院进程工程研讨所多相杂乱体系国家重点实验室王钰研讨员、王相博士,深圳大学资料学院陈仕国教授,北京大学深圳研讨生院郑家新副教授等。

  研讨人员使用该太阳能水净化体系搜集脱盐或处理后的冷凝水,测试了太阳能脱盐功用。用ICP-OES检测了收回水的质量,发现冷凝水中Na+、K+、Ca2+和Mg2+的离子浓度显着降低了5-6个数量级,到达了世界卫生组织规则的淡水规范,表明晰杰出的海水淡化才能。用两种不同的染料溶液模仿有机废水测试了该体系的污水处理才能,处理后,紫外-可见光谱显现染料浓度接近于零,染料溶液色彩别离由蓝色和橙色变为通明。这些成果证明晰该太阳能清水体系在净化各种水样时的有效性与环境可持续性。在此基础上,作者开发了一种使用海水的self-circulation marine agriculture体系,有效地培养了多种植物,表明晰在未来自循环海上农业中的潜在使用。

  该研讨得到国家自然科学基金,广东省自然科学基金和深圳市科创委的大力赞助。

  通讯作者简介:王元丰,深圳大学资料学院助理教授,特聘副研讨员,从事依据潮湿界面的智能体系、仿生功用纤维与智能织物的使用与基础研讨,以一作/通讯在Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Ecomat,Chem. Eng. J., Carbohydr. Polym., Adv. Fiber Mater. 等业界威望期刊宣布SCI论文20余篇,掌管国家自然科学基金等多项研讨课题。任深圳市发改委科技咨询专家,当选深圳市海外高层次人才(B类)、深龙英才、广东省博士博士后100名立异人物,荣获2023年日内瓦世界创造金奖。个人主页:

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