有效利用豐富的太陽(yáng)能進(jìn)行海水淡化和廢水凈化是生產(chǎn)清潔水的可持續(xù)技術(shù)之一，有助于緩解全球水資源短缺。在本文中，我們將垂直排列的還原氧化石墨烯/Ti
3C
2T
x MXene（A-RGO/MX）雜化水凝膠與排列的通道作為獨(dú)立的太陽(yáng)能蒸汽產(chǎn)生裝置，以高效地產(chǎn)生太陽(yáng)能蒸汽。由液氮輔助定向凍結(jié)過程生成的垂直排列的通道不僅將水迅速向上傳輸?shù)秸舭l(fā)表面，以有效地產(chǎn)生太陽(yáng)能蒸汽，而且還促進(jìn)通道內(nèi)太陽(yáng)光的多次反射，從而有效吸收太陽(yáng)光。略微減少使RGO具有大量極性基團(tuán)，有效降低了水汽化焓，從而有效地加速了水汽化。基于Marangoni效應(yīng)滲透到A-RGO水凝膠內(nèi)部的MXene片增強(qiáng)了光吸收能力和光熱轉(zhuǎn)換性能。結(jié)果，A-RGO/MX雜化水凝膠在1次太陽(yáng)照射下實(shí)現(xiàn)了2.09 kg·m
-2·h
-1的水蒸發(fā)速率和93.5％的高轉(zhuǎn)化效率。此外，這種光熱轉(zhuǎn)化水凝膠可快速淡化海水并凈化廢水，以產(chǎn)生清潔水，其中大多數(shù)離子的離子截留率均高達(dá)99％以上。
Figure 1. A-RGO/MX混合水凝膠的制造示意圖。
Figure 2. 冷凍干燥的RGO/MX水凝膠（a,b），冷凍干燥的A-RGO/MX水凝膠（c,e）的SEM圖像及其（f）C、（g）O和（h）Ti元素。（i）GO粉末，Ti3C2Tx MXene粉末，凍干的RGO水凝膠和凍干的RGO / MX水凝膠的FT-IR光譜。（j）拉曼光譜。（k）GO和（l）RGO的C 1s XPS。
Figure 3. （a）A-RGO/MX水凝膠的數(shù)碼照片。（b）在220–2,500 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收光譜（插圖顯示在220–800 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收光譜）。（c）A-RGO/MX氣凝膠響應(yīng)光照下溫度曲線的時(shí)間軌跡。（d）1、（e）3、（f）5和（g）7光照強(qiáng)度下，A-RGO/MX水凝膠的表面溫度。
Figure 4. 水凝膠的太陽(yáng)蒸汽產(chǎn)生性能。
Figure 5. （a）太陽(yáng)熱凈化之前（原始）和之后海水中離子含量的變化。（b）太陽(yáng)熱凈化后海水的離子排斥率。（c）太陽(yáng)熱凈化之前（原始）和之后（原始WHO標(biāo)準(zhǔn)在短水平線上），模擬廢水中四個(gè)初級(jí)離子濃度的變化。（d）太陽(yáng)熱凈化后海水的離子排斥率。
相關(guān)研究成果于2020年由北京化工大學(xué)Xiaofeng Li和Zhong-Zhen Yu課題組，發(fā)表在Nano Research（doi.org/10.1007/s12274-020-2970-y）上。原文：Vertically aligned reduced graphene oxide/Ti
3C
2T
x MXene hybrid hydrogel for highly efficient solar steam generation。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)：
.jpg)
