通过侧组工程和光热涂层布局来调节共价有机框架气凝的太阳能淡化
Feng Wang1, Baoliang Wang1, Yuankun Wang1
1School of Chemistry & Chemical Engineering, Yangzhou University, Yangzhou, Jiangsu Province 225002, PR China.
Journal of colloid and interface science
|June 12, 2025
概括
这项研究开发了一种使用共价有机框架 (COFs) 的双层气凝,用于高效的太阳能驱动海水淡化. 优化的设计实现了高蒸发率和太阳能到蒸汽效率,同时还消除了污染物.
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:
- 联有机框架 (COF) 是海水淡化新兴材料.
- 改善供水和光热转换效率是基于COF的蒸发器设计的关键挑战.
研究的目的:
- 开发一种基于二层COF的气凝,具有多层架构,用于可定制的太阳能驱动海水淡化.
- 调查不同胺功能组对气凝水友性和水蒸发度的影响.
- 为了优化光热转换效率,使用混合金属有机框架 (MOF) /MXene颗粒涂层.
主要方法:
- 使用四种具有不同功用组 (-H, -CH3, -OH, -OCH3) 的二层二氧化碳气凝的制造.
- 定向冷处理,以创建对齐的孔隙,以改善水运输.
- 用混合MOF/MXene颗粒涂覆表面,具有不同的摩尔比率,以增强阳光吸收并减少盐沉积.
- 气凝性质的表征,包括水友性,蒸发度,太阳吸收和模拟太阳辐射下的海水淡化性能.
主要成果:
- 亚胺中的含氧组增强了气凝的水友性,降低了水蒸发度.
- 优化的MOF/MXene涂层 (率1/2) 实现了宽带太阳吸收 (95.3%) 和降低了表面盐沉积.
- 用MOF/MXene涂覆的氧化胺构成的气凝表现出最高的蒸发率 (2.67 kg m−2h−1) 和太阳能到蒸汽效率 (94%).
- 气凝在恶劣环境中表现出稳定的海水淡化性能和多模式功能 (污染物吸附和海水淡化).
结论:
- 开发的双层COF气凝为高效和稳定的太阳能驱动海水淡化提供了一个有前途的平台.
- 定制COF结构和表面涂层可以优化海水淡化性能.
- 这项工作为设计用于水处理应用的基于COF的功能材料提供了一个有吸引力的策略.
