文獻(xiàn)獎勵丨南昌大學(xué):張燕婷、王振興等人憑借使用我們MC鎂瑞臣的產(chǎn)品,發(fā)表了最新光催化研究成果!
發(fā)表期刊:Advanced Functional Materials
文章題目:Surface Engineering of 3D Solar Evaporator for Uncompromising Water Evaporation and Salt Production Toward High Concentration Brine
第一作者:張燕婷
通訊作者:王振興
發(fā)表單位:南昌大學(xué)
實(shí)驗(yàn)方向:界面光熱水蒸發(fā)
影響因子:18.5
太陽能驅(qū)動的界面蒸發(fā)技術(shù)因其獨(dú)特優(yōu)勢而受到廣泛關(guān)注,尤其是在處理高鹽度鹽水方面。大多數(shù)研究集中在如何提高水蒸發(fā)率的同時抑制蒸發(fā)器上的鹽積累。然而,在蒸發(fā)過程中生成/回收鹽同樣重要,因?yàn)辂}也具有很高的價(jià)值。但如何在保持高水蒸發(fā)率的同時實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)鹽率仍然是一個巨大挑戰(zhàn),因?yàn)楦咝舭l(fā)和鹽積累在大多數(shù)情況下是相互沖突的。本文通過對3D蒸發(fā)器的表面工程改造,實(shí)現(xiàn)了高蒸發(fā)率和高產(chǎn)鹽率:1) 在3D蒸發(fā)器周圍構(gòu)建具有不同潤濕性的環(huán)繞式Janus結(jié)構(gòu);2) 通過在特殊表面上引入膠帶增強(qiáng)鹽結(jié)晶。得益于這種獨(dú)特的表面工程設(shè)計(jì),針對高鹽度鹽水(20wt%)的水蒸發(fā)率可達(dá)約2.8 kg m?² h?¹,而產(chǎn)鹽率可高達(dá)約0.1 kg m?² h?¹。此外,即使蒸發(fā)器以不同角度照射,其高性能也能保持良好。特別地,作為概念驗(yàn)證,還展示了3D蒸發(fā)器在Li?/Na?分離方面的潛力。
隨著人口增長、社會現(xiàn)代化以及氣候變化導(dǎo)致的極端干旱天氣頻發(fā),獲取淡水資源成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的最大挑戰(zhàn)之一。由于地球上海水儲量極為豐富,海水淡化技術(shù)受到了研究人員的廣泛關(guān)注。然而,傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)(如多級蒸餾、多級閃蒸、電滲析和反滲透)往往能耗高且依賴不可再生能源。此外,這些技術(shù)在處理高濃度鹽水(>10wt%)時效率較低。以反滲透技術(shù)為例,隨著鹽水濃度的逐漸增加,其滲透壓也會逐漸升高,導(dǎo)致反滲透過程中需要更高的操作壓力,從而一方面大幅增加能耗,另一方面顯著降低分離效率。因此,開發(fā)一種能夠高效處理高濃度鹽水而不損失不可再生能源的新型海水淡化技術(shù)至關(guān)重要。
論文第一作者為:張燕婷
論文通訊作者為:王振興
本文使用設(shè)備
2.1 光熱材料及蒸發(fā)器的表征:
本文首先通過金屬-酚醛網(wǎng)絡(luò)(MPN)對海綿進(jìn)行改性,并組裝成3D太陽能蒸發(fā)器。改性后的海綿保持了超親水性,并轉(zhuǎn)變?yōu)楹谏?,有利于水分運(yùn)輸和光熱轉(zhuǎn)換。進(jìn)一步通過十八烷基三甲氧基硅烷(OTS)處理獲得超疏水海綿,同時保持黑色?;谶@些海綿,制備了具有不同高度的環(huán)繞式Janus 3D蒸發(fā)器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,蒸發(fā)器的水蒸發(fā)率和蒸發(fā)效率隨著高度和水含量的增加而增加,但過高的水含量會不利于蒸發(fā)。因此,通過權(quán)衡蒸發(fā)面積和水含量的影響,選擇了最優(yōu)的蒸發(fā)器高度(2.5cm)和海綿@MPN-OTS數(shù)量(10個)。
2.2 膠帶對水蒸發(fā)和鹽結(jié)晶性能的影響:
為了快速收集鹽的同時保持高水蒸發(fā)率,本文設(shè)計(jì)了四種具有不同膠帶結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器(Evap-1至Evap-4),并研究了它們對20wt% NaCl溶液的水蒸發(fā)和鹽結(jié)晶性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,膠帶的引入顯著增加了鹽結(jié)晶區(qū)域,從而提高了產(chǎn)鹽率。同時,膠帶面積與蒸發(fā)器和產(chǎn)鹽率均成正比。得益于蒸發(fā)器的獨(dú)特設(shè)計(jì),Evap-2展現(xiàn)出了最高的蒸發(fā)率和產(chǎn)鹽率。
2.3 針對濃縮海水的長期穩(wěn)定性和戶外性能:
對Evap-2進(jìn)行了為期7天的連續(xù)蒸發(fā)性能測試,結(jié)果表明其水蒸發(fā)率保持穩(wěn)定。此外,即使在不同入射角下照射,Evap-2仍能保持良好的蒸發(fā)率和產(chǎn)鹽率。戶外海水淡化實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了蒸發(fā)器的實(shí)際應(yīng)用潛力。處理后的海水鹽度降低了約四個數(shù)量級,滿足世界衛(wèi)生組織(WHO)和美國環(huán)境保護(hù)署(EPA)的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。
2.4 概念驗(yàn)證:蒸發(fā)過程中的Li?/Na?分離:
作為概念驗(yàn)證,本文初步探討了Evap-2在Li?/Na?分離方面的潛力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,通過調(diào)整膠帶上的線數(shù),可以實(shí)現(xiàn)NaCl和LiCl的分離。隨著線數(shù)的增加,收集的鹽中Li?/Na?比例逐漸降低,表明鹽的純度得到提高。
本文通過對3D蒸發(fā)器的表面工程改造,實(shí)現(xiàn)了高效水蒸發(fā)和高產(chǎn)鹽率。得益于獨(dú)特的環(huán)繞式Janus結(jié)構(gòu)和膠帶引入,蒸發(fā)器在處理高鹽度鹽水時表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。此外,作為概念驗(yàn)證,還展示了蒸發(fā)器在Li?/Na?分離方面的潛力。這一研究將增強(qiáng)界面加熱太陽能海水淡化技術(shù)的應(yīng)用潛力,并為解決全球水資源和能源問題做出貢獻(xiàn)。
往期推薦
#文獻(xiàn)速遞丨史無前例!光催化領(lǐng)域新突破,江海龍教授最新Angew!
#文獻(xiàn)速遞丨3月份光催化領(lǐng)域高熱度文章轉(zhuǎn)載
1
END
1
北京鎂瑞臣科技有限公司(簡稱MC鎂瑞臣)創(chuàng)立于2018年3月,總部位于北京市海淀區(qū)百旺弘祥科技產(chǎn)業(yè)園,公司集科研儀器研發(fā)制造、銷售、服務(wù)于一體,以光催化行業(yè)為經(jīng)營主線,致力于環(huán)境清潔、新能源、新材料、碳中和縱向深入發(fā)展和橫向拓展并行的高科技企業(yè)。具有中關(guān)村高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證和國家高新技術(shù)企業(yè)資質(zhì),企業(yè)信用評級AAA級企業(yè)認(rèn)證,ISO9001質(zhì)量管理體系質(zhì)量認(rèn)證及多項(xiàng)實(shí)用新型和發(fā)明專利。
公司在光催化實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)研發(fā)方面不斷攻克技術(shù)難題,為光催化降解污染物、光解水制氫制氧或全解水、光催化二氧化碳還原、光催化合成氨(固氮)、光催化降解VOC、甲醛等實(shí)驗(yàn)提供運(yùn)行更穩(wěn)定、操作更便捷的實(shí)驗(yàn)設(shè)備整體解決方案。目前業(yè)務(wù)遍及全國,為淮北師范大學(xué)、清華大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、華東理工大學(xué)、武漢大學(xué)、西安交通大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)、東北師范大學(xué)、福州大學(xué)、中科院物理研究所等科研機(jī)構(gòu)提供了周到滿意的服務(wù),贏得了良好口碑。
MC鎂瑞臣立志于在光催化行業(yè)深耕細(xì)作厚積薄發(fā),用品牌和服務(wù)成就每一個應(yīng)該成功的人,愿成為您科研路上最真誠的伙伴!






