基于柔性多孔碳/纸浆纤维膜的高性能耐盐太阳能界面蒸发（英文）

作者：郝亮; 刘宁; 牛冉; 龚江^*; 唐涛^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(01): 201-212.

太阳能蒸发是利用太阳能进行淡水生产和海水淡化的一项极具吸引力的技术.然而,开发柔性高、成本低、耐盐性好的高效太阳能蒸汽发生器仍然是一个巨大的挑战.本文利用多孔碳和商业纸浆纤维材料,通过简单抽滤来制备柔性、耐用的太阳能光热膜.结构明确的多孔碳利用熔融盐对生物质/废塑料进行可控碳化制备.我们证明了多孔碳和纸浆纤维在提高太阳能蒸汽性能方面具有协同效应.首先,多孔碳表现出优异的光吸收性能和光热效应,而亲水性的纸浆纤维则能有效地输送水分.其次,多孔碳的纳米孔与纸浆纤维的亲水基团相结合,使水的蒸发焓降低了20%,这是提高蒸发性能的关键.比如,在1 kW m-2辐照下,多孔碳/纸浆纤维复合膜的蒸发速率高达1.8 kg m-2h-1.此外,纸浆纤维良好的柔韧性和机械性能使复合膜在极端条件下(例如,经过20次折叠/拉伸/恢复)处理后仍然表现出非常好的性能.最后,得益于超亲水性和超湿润性,复合膜在连续海水淡化过程中表现出优异的耐盐性和长期稳定性.本文还开发了一种用于室外实验的大型太阳能海水淡化装置,用于生产淡水.因此,这项工作为开发先进的柔性太阳能蒸发器提供了新的策略.

• 单位
  华中科技大学; 高分子物理与化学国家重点实验室