在三维无纤维基板上使用3-aminopropyltriethoxysilane修饰的MXene,以实现低成本,稳定和高效的太阳能驱动的界面蒸发淡化
Ye Cao1, Yijin Wang1, Junli Nie1
1School of Advanced Materials and Nanotechnology, Xidian University, 266 Xinglong Section of Xifeng Road, Xi'an 710126, Shaanxi, China.
Journal of colloid and interface science
|May 31, 2024
概括
研究人员开发了一种低成本的太阳能蒸发器,使用在非织造纤维基板上修改的MXene. 这种先进的光热膜实现了高水净化率和稳定性,用于高效的太阳能海水淡化.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 太阳能驱动的界面蒸发是一种有前途的低成本,节能的海水淡化技术.
- 一个关键的挑战是创建高效的3D层次光热膜.
- 现有的方法往往缺乏简单性和成本效益.
研究的目的:
- 开发一种简单,低成本的方法,用于制造用于太阳能淡化的3D层次光热膜.
- 通过结合表面修改和基板工程来提高太阳能蒸发器的性能.
- 为了改善光的利用,水的运输和蒸汽的逃逸,增加了蒸发率.
主要方法:
- Ti3C2Tx MXene与3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) 的表面功能化,以改善水友性和纳米通道大小.
- 通过简单的浸泡方法将APTES移植的MXene加载到3D无纤维 (NWF) 基板上.
- 复合膜的结构,性能和在各种条件下的稳定性.
主要成果:
- Ti3C2Tx-APTES/NWF复合膜实现了1.457 kg m-2 h-1 (大面积) 和1.672 kg m-2 h-1 (小面积) 的显著太阳蒸发率.
- 盐离子 (>99%),重金属离子 (>99.99%) 和有机染料 (近100%) 的排斥率很高.
- 膜在恶劣条件下表现出极好的稳定性 (高盐度,长周期,变光,酸/,机械曲) 和成本效益 (89.4 g h−1/$).
结论:
- 结合表面修饰和基板工程方法,有效地创建了一个高性能的3D层次光热膜.
- 开发的太阳能蒸发器显示了太阳能淡化实际和商业化的巨大潜力.
- 这一战略为推进太阳能净水技术提供了一个可扩展和具有成本效益的途径.
