南京林業(yè)大學(xué)馬文靜 AFM：生物啟發(fā)的具有垂直排列通道的納米纖維氣凝膠用于高效水凈化和抗鹽太陽(yáng)能脫鹽
2023-03-17 來(lái)源：高分子科技
近年來(lái)，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的界面蒸發(fā)作為最有效和可持續(xù)的廢水凈化和海水淡化生產(chǎn)清潔水的技術(shù)之一，以其成本低、能耗低、安全性高、生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。天然木材和仿木材料被用于建造太陽(yáng)能蒸發(fā)器，展示了它們?cè)趶U水凈化和海水淡化方面的高性能；谔烊粯(shù)木特殊結(jié)構(gòu)和功能，南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院中比先進(jìn)生物醫(yī)用材料國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室黃超伯教授和熊燃華教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)單向冷凍，然后冷凍干燥、熱交聯(lián)、原位聚合和表面改性制備了具有垂直排列通道的仿生納米纖維氣凝膠（圖1）。該氣凝膠具有分層有序的蜂窩結(jié)構(gòu)，其中包括尺寸為70-100 μm 的木細(xì)胞狀蜂窩孔和非常細(xì)的通道，100-400 μm寬的垂直排列通道（圖2）。柔韌的納米纖維和精心設(shè)計(jì)的蜂窩結(jié)構(gòu)使氣凝膠表現(xiàn)出優(yōu)異的抗壓疲勞性（圖3）。氣凝合理結(jié)合層次結(jié)構(gòu)和功能成分，可獲得96.1%的高效太陽(yáng)能蒸汽轉(zhuǎn)換效率和2.33 kg m?2 h?1的快速蒸發(fā)速率（圖4）。此外，蒸發(fā)器具有顯著的室外蒸發(fā)和高效耐鹽性能（圖5）。值得注意的是，蒸發(fā)器可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其內(nèi)部孔隙的鹽沉淀（圖6）。該研究成果近期以“Bioinspired Nanofibrous Aerogel with Vertically Aligned Channels for Efficient Water Purification and Salt-Rejecting Solar Desalination”為題，發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上，南京林業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院青年教師馬文靜為論文的第一作者，黃超伯教授為論文的通訊作者。該研究工作得到江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
圖 1氣凝膠的合成
圖 2氣凝膠的表征
圖 3氣凝膠的表征
圖 4蒸汽蒸發(fā)性能
圖 5 太陽(yáng)能海水淡化和抗鹽
圖 6鹽析監(jiān)測(cè)
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202214157
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（責(zé)任編輯：xu）
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