近年来,用于产生太阳能蒸汽的木质基光热材料引起了极大的关注。迄今为止,已经开发了表面涂层和表面碳化技术,以将木材转变为光热材料。尽管已经取得了巨大进展,但仍然存在一些挑战。首先,碳化需要高温,并且会剥夺木材的超亲水性,这对于木材防止溢油污垢是不利的。其次,由于涂层与基体之间的相互作用有限,大多数黑色涂层(如炭黑)将从基体上掉落。而且,表面碳化和大多数表面涂层仍然难以适用于具有任意形状的木材,这将限制结构设计和性能的提高。
有鉴于此,南昌大学李越湘教授和王振兴讲师等人合作提出了一种不使用高温或任何贵金属的简单、温和且通用的方法,可以将具有任意形状的各种木材转变成用于太阳光蒸发水的黑色光热材料。
本文要点
1)TA和Fe3+可以有效地将木材转化为光热材料(木材-TA-Fe3+),此转化过程可在室温下在水溶液中实现,无需高温或任何贵金属(方案1a。而且,该方法适用于各种形状的各种木材(例如山毛榉,雪松,松木,水曲柳,橡木,白杨),有利于结构设计,以进一步改善性能。
2)所得木质基光热材料表现出高的太阳能蒸发效率(约90%),出色的稳定性(良好的耐酸碱性能,以3000r/min的速度超过100h的抗漂洗性,可经受100次的冻融循环,能够承受2h的超声波处理),并具有令人满意的抗原油污垢性能,这对于在海洋中的应用非常有吸引力。
3)最重要的是,通过这种方法可以轻松实现结构设计,从而使木材光热材料的水蒸发率从1.34 kgm-2h-1显着提高到创纪录的1.85 kgm-2h-1。
总之,该研究为木质基光热材料的制造和设计提供了一种新途径,有望为解决全球水和能源问题的解决做出贡献。
参考文献:
Fang He et al. A simple, mild and versatile method for preparation of photothermal woods toward highly efficient solar steam generation. Nano Energy, 2020.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104650
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104650