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    100%选择性丨曲良体&袁家寅&程虎虎Nature Water:多功能太阳能集水器
    来源: 时间:2023-11-09 09:51:28 浏览:756次


     第一作者:Xuanzhang Hao

    通讯作者:曲良体教授、程虎虎助理研究员、袁家寅教授

    通讯单位:清华大学、斯德哥尔摩大学

    DOI: https://doi.org/10.1038/s44221-023-00152-y


    研究背景



    清洁水的短缺在世界范围内持续增长,最近的太阳能界面系统已经成为一种可持续、高效和CO2中性的生产清洁水的方法。然而,地表水中复杂的污染物伴随着环境污染,通过以前的策略收集清洁水出现了巨大的障碍。基于此,清华大学曲良体教授和程虎虎助理研究员、瑞典斯德哥尔摩大学袁家寅教授等人报道了一种太阳能石墨烯/海藻酸盐水凝胶(graphene/alginate hydrogel, GAH)为基础的清洁水萃取器,能够抵抗复杂污染物的输送并具有超强的防污能力。将GAH与高密度内部结构设计和仿生表面工程结合,在太阳能纯水提取中表现出高选择性,对含有复杂污染物的地表水具有多重有效的防污能力。


    文章要点



    1、对挥发性有机化合物(VOCs)的高选择性水传输源于缺乏大量本体水,以及水和污染物分子通过与GAH中的聚合物网络形成足够的氢键以结合状态传输的不同能力。通过在GAH和受污染的地表水之间建立高渗透压差来实现离子的排斥,在鱼鳞型石墨烯微纳米结构表面上,入射光的结构捕获增强了太阳能热转换能力,基于亲水微纳结构诱导Cassie接触的超疏油功能实现了水下防油污功能,暴露的还原氧化石墨烯(rGO)纳米片获得了表面抗生作用。

    2、该GAH通过排斥超过99.5%的VOCs,99.3%的离子(Na+、Mg2+、K+和Ca2+)和100%的NOCs和细菌,从受污染的地表水中获得清洁水。此外,GAH的浸没油接触角超过140°,具有抗油附着力,对海水的表面抗菌效果接近100%,离子截留率为94.9%,在复杂条件下具有理想的防污能力,远远超过已报道的结果。本研究对于推广太阳能清洁集水技术,解决水环境污染问题具有重要价值。


    图文展示



     

    图1. GAH在清洁水生产中的优点示意图

     

    图2. GAH的制备与表征

     

    图3. GAH-3中的束缚水状态

     

    图4. GAH在清水选择性收集中的性能

     

    图5. GAH在污水中的超强防污性能

     

    图6. GAH的离子抑制机制和实际性能

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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