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提高太阳能驱动界面蒸发效率的多孔氧化石墨烯薄膜工程

发布时间: 05月26日 发布来源:银川市科学技术协会

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太阳能驱动界面蒸发(ISSG)是一种高效、环保的先进海水淡化技术。光热材料作为 ISSG 系统的核心部件,决定着系统的太阳能转换效率。氧化石墨烯(GO)是碳材料的典型代表,因其良好的导热性能和柔韧性,在 ISSG 系统中得到了广泛应用。然而,GO 的超光滑表面导致其具有较高的光反射率,限制了 GO 的光吸收能力。

近日,宁夏大学李海波教授带领研究团队通过简单的刻蚀方法在 GO 薄膜上引入多孔结构,通过增强入射光在 GO 层之间的内反射来有效地减少入射光的反射损失,提高 GO 薄膜的光吸收能力。该成果以“Engineering of porous graphene oxide membranes for solar steam generation with improved efficiency”为题,发表在英国皇家学会期刊  Environmental Science: Water Research & Technology 上,并入选为期刊封面文章。

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该工作对多孔结构 GO 膜(P-GO)的形貌、结构、浸润性和光热转换性能进行了研究和讨论。结果表明,P-GO 的太阳光吸收率大于 85%,远高于 GO 太阳光吸收率(~75%)。相应地,P-GO 在 1 kW m-2 辐照下的蒸发速率和效率分别达到 1.77 kg m-2 h-1 和 88.26%,此外,在实际湖水处理中 P-GO 对 Na+、Mg2+、K+ 、Ca2+ 有机污染物均具有优异的去除能力。这些结果表明 P-GO 在水净化和海水淡化方面显示出了巨大的应用潜力。

论文信息

Engineering of porous graphene oxide membranes for solar steam generation with improved efficiency

Chao Xu and Haibo Li*(李海波,宁夏大学)

Environ. Sci. Water Res. Technol., 2022,8, 249-256

http://doi.org/10.1039/D1EW00583A

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作者简介

徐超    宁夏大学

本文第一作者,宁夏大学光伏材料重点实验室硕士研究生,研究方向为光热转换材料。

李海波 教授    宁夏大学

本文通讯作者,宁夏大学教授,硕士生导师,中国青年科技工作者协会理事。主要从事碳纳米材料的设计、制备及其电化学特性的相关研究,是 Current Nanoscience 和 Frontiers in Materials 期刊编委和多个国际学术杂志的审稿人。现主持(完成)国家/省部级/厅局级项目 10 余项。迄今为止,发表英文专著 1 本,在 Environmental Science and Technology, Energy & Environmental Materials和Small等国际学术期刊发表论文 90 余篇,H 因子 32,被引用 4000 余次;授权中国发明专利 11 项,完成成果登记 2 项;指导硕士研究生 19 名(获宁夏高等学校优秀硕士学位论文 2 篇);曾获宁夏科技进步二等奖/三等奖、中国侨联“创新人才奖”、宁夏“海外引才百人计划”、宁夏创新争先奖和宁夏青年科技奖等荣誉。

(来源:RSC英国皇家化学公众号)