私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

搜索:  
華僑大學蔣妮娜 AFM:Janus微納米結構耦合光熱轉換、熱局域和水供應以實現高效太陽能驅動的界面蒸發
2023-06-26  來源:高分子科技

  太陽能驅動的界面蒸發是一種綠色、環保、低碳的淡水生產技術。此項技術的實現取決于太陽能界面光蒸汽轉換器的合理設計與構建。太陽能驅動的界面蒸發器通常由三個部分組成:將太陽能轉化為熱能的太陽光吸收體;將太陽光吸收體所產生的熱能定位于在空氣/水界面的隔熱體;能夠將水運輸至太陽能加熱區域的供水體。為了獲得高效的太陽能-蒸汽轉換,這三個組分的材料與結構的設計需考慮在空氣/水界面處協同促進光熱轉換、熱局域和水供應,即存在協同相互關系。然而,到目前為止,如何在供水體的表面構建具有協同作用的太陽光吸收體和隔熱體仍然是太陽能界面蒸發器設計開發中的一項具有挑戰性的課題。


  近年來,具有等離激元特性的金屬納米晶被廣泛用于太陽能界面蒸發器的光吸收體。對于單一組分等離激元金屬納米晶(例如金、銀)來說,它們在太陽光譜中往往呈現窄帶吸收。為了獲得高的太陽能利用率,研究者們通常采用具有寬帶光學吸收的等離激元金屬納米晶聚集體作為太陽能光蒸汽轉換器的光吸收體。然而,由于等離激元金屬納米晶體的光熱轉換效率隨自身尺寸的增大而減小,因此等離激元金屬納米晶的聚集不可避免地帶來了光熱轉換效率的降低。此外,組建聚集體還需要高金屬納米晶用量,這也不利于蒸發器的成本控制和實踐推廣。因此,如何解決使用金屬納米晶聚集體所面臨的光吸收帶寬與光熱轉換效率的調控矛盾,以及如何有效控制金屬納米晶的用量是目前基于等離激元金屬納米晶的太陽能界面蒸發器研究亟待解決的關鍵問題。


  基于上述兩個問題,華僑大學蔣妮娜課題組聯合中山大學邵磊課題組提出在供水體表面構建金銀鈀/聚苯乙烯Janus納微結構,從而構建出有效耦合光熱轉換、熱局域和水供應的新型的二維界面太陽能蒸發器(圖1)。以金納米棒為核心合成金銀鈀納米晶作為光吸收體(圖2),在實現光吸收帶寬與光熱轉換效率并舉的同時有效降低了金屬納米晶的用量。Janus納微結構作為光吸收體和隔熱體,在提供微米尺度內的熱局域的同時(圖3),通過聚苯乙烯的近場散射增強了Au@Ag-Pd納米晶的光吸收(圖4)。此外,Janus納微結構將供水體表面分隔出多個具有亞微米深度的小供水區。這些小供水區的存在、單向供水體中聚乙烯醇組分與水分子之間的氫鍵共同導致了所構建的太陽能界面蒸發器表面水的蒸發焓的降低(圖5)。通過控制供水體的組分比例來調控供水量,從而獲得了供水量與光熱轉換所產生的熱量之間的平衡。由于光吸收體、隔熱體和供水體的協同作用,在1個太陽照明下,蒸發器對純水的太陽能界面蒸發實現了99.1%的太陽能-水蒸氣轉換效率和3.04 kg m-2 h-1的蒸發速率(圖5。此蒸發性能優于目前已報道的基于貴金屬納米晶的太陽能蒸發器和流動蒸發器的性能,并且蒸發器所用的貴金屬用量相對較低(0.027 mg cm?2)。在一個太陽光的光照條件下,蒸發器對高濃度鹽水、廈門海域海水都表現較為穩定的蒸發速率(圖6)。此外,蒸發器的海水淡化性能優異,除鹽率接近100%(圖6)。 


本文所設計和構建的界面太陽能蒸發器結構的示意圖 


2 Au@Ag-Pd NSs的合成、光學特性及光熱轉換性能


 3 Au@Ag-Pd/PS Janus納微米結構的合成及光學特性


 4 負載于多孔PVA薄膜表面的Au@Ag-Pd/PS Janus 納微米結構的光熱與熱局域性能


 圖5光熱轉換、熱局域和水供應的耦合對蒸發性能的影響


 6 有效耦合了光熱轉換、熱局域和供水的蒸發器在不同光照條件下蒸發性能和穩定性


 7 蒸發器的太陽能海水淡化性能


  以上研究成果以Janus nano-micro structure-enabled coupling of photothermal conversion, heat localization and water supply for high-efficiency solar-driven interfacial evaporation為題發表在國際著名期刊Advanced Functional Materials上。華僑大學化工學院碩士研究生陳中毅為本論文的第一作者,華僑大學蔣妮娜副教授、中山大學邵磊教授為本文的通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、福建省杰出青年科學基金等項目的資助。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202303656

版權與免責聲明:中國聚合物網原創文章。刊物或媒體如需轉載,請聯系郵箱:info@polymer.cn,并請注明出處。
(責任編輯:xu)
】【打印】【關閉

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞
主站蜘蛛池模板: 游戏| 洪洞县| 临朐县| 同江市| 连城县| 庆云县| 贵阳市| 新巴尔虎右旗| 黑山县| 大丰市| 盐城市| 新乐市| 新平| 霍林郭勒市| 哈尔滨市| 松江区| 永安市| 阿拉善右旗| 高台县| 安顺市| 兴安县| 天台县| 子长县| 梧州市| 张家口市| 平原县| 宕昌县| 远安县| 辽阳县| 佛山市| 克东县| 库尔勒市| 孝感市| 大兴区| 钟山县| 普兰店市| 汕头市| 措美县| 全南县| 周至县| 龙南县|