?一種基于石墨烯和稻草纖維的3D光熱氣凝膠,可實現高效的太陽能蒸發
發布者:lzx | 來源:carbon_art材料分析與應用 | 0評論 | 1586查看 | 2020-04-23 16:18:42    

本文介紹了一種由還原的氧化石墨烯(RGO)納米片和稻草衍生的纖維素纖維和藻酸鈉(SA)制備的3D光熱氣凝膠,可用于產生太陽蒸汽。


使用稻草纖維作為支持物可將對較昂貴的RGO的需求減少43.5%,將稻草的生物質廢棄物轉化為增值材料。稻草纖維和RGO的整合顯著增強了獲得的光熱RGO-SA-纖維素氣凝膠的柔韌性和機械穩定性。


光熱氣凝膠顯示96-97%的強寬帶光吸收。在產生太陽能蒸汽期間,3D光熱氣凝膠有效地減少了輻射和對流能量損失,同時增強了從環境中收集能量的能力,從而導致2.25kgm–2h–1的極高蒸發速率,對應于1.0太陽輻射下的能量轉換效率為88.9%。實際海水蒸發過程中收集的凈水鹽度僅為0.37ppm。該材料環保且具有成本效益,在現實世界的海水淡化應用中顯示出巨大潛力。


1.png

圖1(a)稻草生物質被用作原料來制備3D多孔光熱氣凝膠。(b)經過水熱處理的纖維素纖維懸浮液,(c)冷凍干燥后的最終純纖維素氣凝膠。(d)RGO納米片的透射電子顯微鏡(TEM)圖像。(e)Ca2+交聯后得到的RGO-SA-纖維素氣凝膠的照片(f)和不同高度的RGO-SA-纖維素氣凝膠的照片。(g-i)RGO-SA-纖維素氣凝膠在三個不同放大倍數的SEM圖像,以及RGO-SA-纖維素氣凝膠的元素圖(j)。純纖維素氣凝膠(l)和RGO–SA–纖維素氣凝膠(m)的XPS調查掃描(k)和高分辨率C1s光譜。


2.png

圖2.支持RGO-SA-纖維素氣凝膠的花朵的數碼照片(a)和去除氣凝膠樣品后的同一朵花朵的數碼照片(b)。將RGO-SA-纖維素氣凝膠浸入水中并在第1天(c)超聲處理5分鐘,然后在水中浸泡24小時,然后在第2天(d)超聲處理5分鐘后的照片。數碼照片顯示了濕潤的RGO-SA-纖維素氣凝膠對206g的拉力的機械穩定性(e)。通過1kg重量壓縮之前(f),期間(g)和之后(h)RGO-SA-纖維素氣凝膠的照片。


3.png

圖3.純纖維素氣凝膠以及干濕RGO-SA-纖維素氣凝膠的吸收光譜(a)。產生太陽能蒸汽的測試裝置的數碼照片(b,c),光熱氣凝膠吸收水滴的延時快照(d),以及從棉棒到光熱氣凝膠的時間依賴性水傳輸(e),其中白色虛線表示光熱氣凝膠表面上干濕區域之間的邊界。


4.png

圖4.太陽熱蒸發過程中收集的原始海水和冷凝蒸汽中的離子濃度(a)。在1.0陽光照射下,高度為3cm的RGO–SA–纖維素氣凝膠的循環蒸發性能(b)。


5.png

圖5.數字照片顯示了吸水前(a)和吸水后(b)光熱氣凝膠的重量變化,以及在1.0以下的RGO-SA-纖維素氣凝膠(高度3cm)中隨時間的重量損失陽光照射(c)。


從稻草中提取的纖維素纖維用作3D光熱RGO-SA-纖維素氣凝膠的骨架支撐。包含稻草纖維顯著增強了所產生的光熱氣凝膠的柔韌性和機械穩定性,并且還減少了展現高光熱效率所需的昂貴RGO的數量。獲得的具有親水性多孔結構,重量輕,寬帶吸收強,機械穩定性和柔韌性優異的RGO-SA-纖維素氣凝膠隨后成功地用作太陽能蒸汽發生器。增加光熱氣凝膠的高度,降低頂部和側面蒸發表面的溫度,減少輻射和對流損失,并從周圍環境中獲得更多能量。


此外,為評估海水淡化的可行性,實際海水的光熱蒸發表明,通過太陽蒸發可以降低鹽度,以輕松滿足WHO和USEPA設定的清潔飲用水標準。由于其超親水性,RGO-SA-纖維素氣凝膠的吸水能力是其自重的20倍以上。對于3厘米長的光熱氣凝膠,所吸收的水足以在1.0次太陽照射下連續8h連續進行太陽能蒸發而無需外部供水,這使其成為可用于便攜式太陽能熱脫鹽系統的有希望的材料。

最新評論
0人參與
馬上參與
五福彩票平台靠谱吗 七星彩开奖200010期开奖 重庆快乐十分一定牛走势图 所有的六位数一定比七位数小 理财平台前十 重庆快乐10分走势图前50期 福彩3d杀码图最准 交易规则 贵州快3开奖走势查询 安徽11选53月20号推荐 山东群英会走势