Varswatertekort is 'n toenemend ernstige uitdaging vir maatskaplike ontwikkeling. Daar word berig dat 29% van die wêreldbevolking nie veilige drinkwater het nie, en die vraag na skoon water neem steeds toe as gevolg van bevolkingsgroei en omgewingskwessies. Skoon water wat met sanitasie geassosieer word, is veral belangrik in die konteks van die huidige uitbreking van koronavirussiekte (Neocoronavirus-longontsteking). Sonkrag-aangedrewe waterverdamping word beskou as een van die mees belowende tegnologieë vir die vervaardiging van skoon water uit seewater en afvalwater deur sonlig as die enigste energie-insette te gebruik. Die tegnologie maak sterk staat op sonabsorbeerders, wat as verdampers dien om sonenergie in hitte om te skakel om stoom te produseer. Om hoë waterverdampingstempo's en sonhitte-omskakelingsdoeltreffendheid te bereik, moet die ideale materiaal 'n wye reeks absorbansie hê om 'n groot gedeelte van die sonspektrum doeltreffend te benut, lae termiese geleidingsvermoë om hitteverlies te onderdruk, en driedimensionele (3D) poreuse kanale vir doeltreffende watervervoer. Tot dusver het wetenskaplikes verskeie fototermiese materiale ontwikkel wat gebaseer is op koolstof (bv. grafeen of koolstof nanobuise), polimere, metale en metaaloksiede en hul basters, ens.
Wetenskaplikes het hard gewerk om die afgelope paar jaar baie deurbrake te verken en te maak, so kom ons leer uit verskeie aktuele publikasies oor die navorsingsvordering in die opwekking van fototermiese skoonwater in die afgelope jaar.
- Natuurkommunikasie: Plantblare inspireer sonkrag-aangedrewe, hoë-doeltreffende watersuiweraar
Die blare van natuurlike vaatplante maak staat op verskille in osmotiese druk, transpirasie en uitskeiding om tonne skoon water te produseer, aangedryf deur sonlig. Geïnspireer hierdeur het navorsers in Chun Li se groep aan die Qinghua Universiteit 'n sonlig-gedrewe suiweraar vir doeltreffende watersuiwering en -produksie gerapporteer. Hierdie sonlig-gedrewe suiweraar beskik oor 'n negatiewe temperatuur-responsiewe poli(N-isopropielakrielamied) hidrogel (PN) geanker op 'n superhidrofiliese melamienskuimruggraat en bedek met 'n PNIPAm-gemodifiseerde grafeen (PG) filtermembraan aan die buitekant. Molekulêre dinamika-simulasies en eksperimentele resultate het getoon dat die superhidrofiliese aard van die relatief rigiede melamienruggraat die swelling/ontswellingstempo van die PNPG-F-suiweraar aansienlik versnel het. Onder dieselfde sonligintensiteitsbestraling het hierdie rasioneel ontwerpte struktuur 4.2 kg/m2/h versameling en > 99% ioonverwydering vir 'n enkele PNPG-F uit 'n pekelwatertoevoer verskaf deur die sinergistiese effekte van verdamping en druptoevoeging. Die outeur voorsien groot potensiële toepassings vir hierdie hoogs doeltreffende sonlig-gedrewe stelsel in verskeie waterbehandelingstoepassings. Die studie is gepubliseer as 'n artikel met die titel "Plant leaves inspired sunlight-driven purifier for high-efficiency clean water production" in die Nature-subjoernaal Nature communications.
- Wetenskapvooruitgang: Hoogs hidreerbare polimeernetwerke van ligabsorberende hidrogels vir sonwatersuiwering
Sonwaterverdamping vir watersuiwering is 'n belowende tegnologie vir varswaterproduksie. Sondampopwekking is egter energie-intensief, wat lei tot lae waterproduksie onder natuurlike daglig. Daarom is daar 'n groot behoefte om nuwe materiale te ontwikkel wat die energievraag vir waterverdamping kan verminder en sonwatersuiwering kan versnel. Professor Guihua Yu se groep by Austin, Texas, VSA, het 'n hoogs gehidreerde ligabsorberende hidrogel (h-LAH) gerapporteer wat bestaan uit polivinielalkohol en chitosan as die hidrasie-ruggraat en polipirrool as die ligabsorbeerder, wat minder energie (< 50% van die volume water) kan gebruik om water te verdamp. Dit is gedemonstreer dat die verhoging van die hidrasiekapasiteit van h-LAH die toestand van water kan verander en water gedeeltelik kan aktiveer, en sodoende waterverdamping vergemaklik. h-LAH het sondampproduksie verhoog tot 'n rekordtempo van ~3.6 kg/m2/h in 1 son. h-LAH-gebaseerde sonwaterverdamping het ook langtermyn-duursaamheid en teenaangroei-eienskappe teen komplekse ioniese kontaminante getoon. Die navorsing is gepubliseer in 'n referaat getiteld "Plant leaves inspired sonlig-gedrewe suiweraar vir hoë-doeltreffendheid skoon water produksie" in die Science subjoernaal Science Advances.
- Angew: COF-materiale met superhidrofilisiteit en breë golflengte-ligabsorpsie vir fototermiese waterverdamping
Die inherente hidrofobisiteit en beperkte ligabsorpsie van poreuse organiese polimere, veral in die naby-infrarooi (NIR) streek, is twee knelpunte wat die toepassing daarvan in sonstoomopwekking (SSG) belemmer. Navorsers in Xiaoli Yan se groep aan die Jilin Universiteit het 'n kovalente organiese raamwerk (COF) ontwikkel wat gebaseer is op 1,4,5,8 tetrakis(fenielamino)antraseen-9,10-dion (TPAD) (TPAD-COF), wat gekenmerk word deur superhidrofilisiteit en breë ligabsorpsie wat SSG van die hele UV/visbare NIR-streek dek. TPAD-COF, as 'n doeltreffende fototermiese omskakelingsmateriaal sonder enige bymiddels, vertoon uitstekende waterverdamping van 1.42 kg/m2/h en bereik 'n hoë energie-omsettingsdoeltreffendheid van 94% onder een sonintensiteitbestraling. 'n Verdere uitbreiding van die TPAD-gebaseerde COF lig absorpsie reeks is bereik deur post-sintetiese modifikasie van gecheleerde BF2 molekules. Sistematiese kontrole-eksperimente en analise bevestig dat die hidrofilisiteit van die fototermiese omskakelingsmateriaal 'n meer dominante rol speel in die huidige TPAD-gebaseerde COF's wat vir fototermiese waterverdamping gebruik word. Die navorsingswerk, getiteld "Superhydrophilic2D Covalent Organic Frameworks as Broadband Absorbers for Efficient Solar Steam Generation," is in die topvlak internasionale joernaal Angewise gepubliseer. Die werk is in die top internasionale joernaal Angew gepubliseer. Chem. Int. Ed.
- JACS: Hidrofilies-hidrofobiese dubbelstreek COF/grafeen hidrogel vir fototermiese waterverdamping
Sonwaterverdamping is 'n volhoubare waterbehandelingstegnologie wat kan help om wêreldwye waterskaarste te verlig. Hierdie tegnologie staar egter groot uitdagings in die gesig vanweë die hoë energieverbruik en lae verdampingstempo van waterverdamping. Die groep van prof. Arne Thomas by die Tegniese Universiteit van Berlyn, Duitsland, rapporteer 'n kovalente organiese raamwerk (COF)/grafeen dubbelstreek hidrogel wat beide hidrofiliese en hidrofobiese streke in een materiaal bevat deur 'n eenvoudige in situ groeistrategie. Die hidrofiele COF dek 'n deel van die hidrofobiese grafeengebied. Deur presiese beheer van die twee benattingsstreke, toon die hibriede hidrogel effektiewe ligte oes, instelbare benatbaarheid, geoptimaliseerde waterinhoud en verminderde energiebehoefte vir waterverdamping. As 'n sonabsorbeerder bereik die dubbelstreek hidrogel 'n dampopwekkingstempo van tot 3.69 kg/m2/h vir 1 sonbestraling (1kw/m2), wat vergelykbaar is met ander gevorderde materiale. Daarbenewens kan hierdie hidrogel-verdamper gebruik word om drinkbare water uit seewater en riool te produseer, wat die potensiaal van waterbehandeling demonstreer. Die navorsingswerk is in die joernaal JACS gepubliseer as "A Covalent Organic Framework/Graphene Dual-Region Hydrogel for Enhanced Solar-Driven Water Generation", JACS, 'n top internasionale joernaal.
- Wetenskapvooruitgang: Waterlelielemstruktuur-geïnspireerde hoë-doeltreffendheid fototermiese waterverdamper
In onlangse jare het sonkragopwekking met grensvlak groot potensiaal getoon in die bereiking van hoë energie-omsettingsdoeltreffendheid vir ontsouting en afvalwaterbehandeling. Hoë verdampingstempo's kan egter nie gehandhaaf word nie as gevolg van die oënskynlik onvermydelike ophoping van vuil of sout op die sonkragabsorber. Degradasie word versnel soos die konsentrasie opgeloste stof toeneem. Om hierdie probleem aan te spreek, het prof. Jia Zhu se groep by Nanjing Universiteit, geïnspireer deur die struktuur van waterlelieblare, 'n multi-stadium struktuur (Water-lelie-geïnspireerde hiërargiese struktuur (WHS) fototermiese-damp-omskakelingstoestel ontwerp, wat 80% fototermiese omskakelingsdoeltreffendheid kan behaal wanneer 10 gew.% van hoogs gekonsentreerde soutwater behandel word met 30 water wat werd is. die fototermiese omskakelingsdoeltreffendheid neem nie aansienlik af tydens die behandeling van hoogs gekonsentreerde pekelwater en afvalwater totdat verdamping voltooi is nie (dws "nul ontlading"), en die oppervlak bly skoon in Science Advance onder die titel "A Water-lily-inspired Hierarchical Design for Stable and Efficient Solar Evaporation of High Salinity Brine".
- Nano-energie: Molibdeendisulfied vir fototermiese waterverdamping
Navorsers in Lifeng Wan se groep aan die Deakin Universiteit se Instituut vir Grensmateriale het 'n reeks oorgangsmetaaldisulfied- en stikstofryke nitried-heterostrukture ontwikkel vir sonwaterverdamping via gedeeltelike kristaltransformasie. In die besonder vertoon hierdie gevorderde 2D-heterostrukture verbeterde spektrale absorpsie in die infrarooi-reeks en uitstekende chemiese stabiliteit in verskillende oplossings, insluitend water, sure en basisse. Boonop toon die MoS2-Mo5N6/melamienskuim ( MF) sontermiese toestel, as gevolg van die verbeterde spektrale absorpsie-intensiteit en verminderde hitteverlies, 'n hoë verdampingstempo (2.31 kg m-2h-1) en omskakelingsdoeltreffendheid (106.6%), wat onderskeidelik 1.4 en 4.7 keer hoër is as dié van MoS2/MF- en MF/water-sontoestelle. Hierdie werk bied 'n reeks gevorderde 2D-2D TMD's-stikstofryke nitried-heterostrukture met uitstekende fototermiese werkverrigting vir sonwateropwekking. Hierdie werk is gepubliseer in Nano energy, 'n top internasionale tydskrif, as "Gevorderde 2D-2D heterostrukture van oorgangsmetaal dichalcogenides en stikstofryke nitrides vir sonkragwateropwekking".
Sonfototermiese waterverdampingstegnologie sal na verwagting die wêreldwye tekort aan skoon water oplos, wat nou opgelos moet word, is die laekoste-voorbereiding van fototermiese materiale, hoë-doeltreffendheid werking, sowel as die stabiliteit en oordraagbaarheid van gebruik in praktiese toepassingsomgewings, wat uitsien na meer resultate in die toekoms tot die vroeë voordeel van die hele mensdom!
Vir meer inligting oor Melamine Foam, kontak ons asseblief by [email protected] of stuur 'n telefoonboodskap aan ons: +86-28-8411-1861.
Sommige prente en tekste word vanaf die internet gereproduseer, en die kopiereg behoort aan die oorspronklike outeur. As daar enige oortreding is, kontak ons asseblief om dit uit te vee.