ACS Nano: 用于等离子体增强太阳能蒸发的铜@聚吡咯纳米线网络
雨辰 雨辰 2021-10-09

能源和水是现代社会发展的两大稀缺必需品。太阳能驱动的汽化,从取之不尽的阳光中获取能量,并将其转化为热能以产生蒸汽,是一个可行的和潜在的战略来解决这两个问题。(1) 目前的技术在很大程度上依赖于使用辐射吸收剂来提高能量转换效率。(2) 这需要高光学捕获能力以捕获尽可能多的阳光和较低的热损失以减少无益的热传递。同样,合理管理水和蒸汽内的传质系统也很重要。

有鉴于此,西安交通大学赵宇鑫研究员等人,设计制备了一种由铜@聚吡咯同轴纳米线(Cu@PPy NWs)组成的气凝胶形式的新型吸收器,具有反向珍珠状 3D 互锁骨架微结构,能够在 1 个太阳光照射下实现 2.09 kg/m2h 的集水率,并且光热转换效率高达 97.6%。

本文要点

1设计的前提是铜纳米线 (Cu NW) 框架充当光学纳米天线和等离子体波导,用于将远场自由空间光子快速转换为受限声子。入射到金属铜上的光产生表面等离子体共振 (SPR),它通过朗道阻尼进一步衰减为热电子,导致热激发和纳米结构本身及其周围环境的显着加热。

2在铜纳米管上原位封装聚吡咯不仅可以吸收宽带光,还可以保护内部的金属芯免受氧化和腐蚀,使其在实际使用中具有相当的稳定性。此外,PPy外壳还能带来强烈的热障效应,降低纳米线构建块对水和周围空气的热损失。

3源自这些特性的协同作用,所制备的材料具有超级可回收的抗疲劳、弹性、在可见光波长强烈的光聚焦,以及隔热,同时保证了期望的高机械稳定性和高效的太阳能热转换。

参考文献:

Wei Wang et al. Engineering a Copper@Polypyrrole Nanowire Network in the Near Field for Plasmon-Enhanced Solar Evaporation. ACS Nano, 2021.

DOI: 10.1021/acsnano.1c05789

http://doi.org/10.1021/acsnano.1c05789


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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