成果简介
盐沉积是太阳能海水淡化技术的一个关键挑战，因为盐积累时系统的蒸发率急剧下降。本文，忻州师范学院Jie Yang等研究人员在《ADVANCED SUSTAINABLE SYSTEMS》期刊发表名为“Water-Light Induced Self-Blacking System Constituted by Quinoa Cellulose and Graphene Oxide for High Performance of Salt-Rejecting Solar Desalination”的论文，研究首次证明了自发黑气凝胶（SBA）具有优良的积盐自清洁性能，并用化学理论阐明了自清洁机理。在水和光的诱导下，SBA的颜色可以从浅棕色变为黑色，其光吸收能力在整个光谱范围（200-2500 nm）内从34.5%明显增加到77.0%。SBA由藜麦麸皮纤维素（QBC）和氧化石墨烯（GO）制成，在太阳下蒸发率为3.6 kg m−2h−1。重要的是，对于自然太阳辐射，平均蒸发率达到12.6和12kg m−2天−1在15天的室外实验期间，分别进行纯水和模拟海水实验，可满足5-6人的饮用水需求。这项工作提供了一种方便的策略来改善盐沉积问题，具有高蒸发率和低成本，适用于实际的海水淡化和水净化应用。
图文导读
图1、a) SBA制备过程示意图。b) SBA的水接触角。c) GO、QBC的FTIR光谱。d) QBC 的XRD曲线
图2、a-c) 分别为SBA0、SBA5和 SBA10横截面的SEM图像。d) SBA10在轻结合水和仅受水刺激条件下的自黑性能。e) SBA10的面光表面照片。f) SBA10的横截面照片。
图3、a) SBA 10在水和光240 分钟之前和之后的FTIR光谱。b) GO的XRD曲线。c) SBA 10在水和光240 分钟之前和之后的XRD 曲线。d) SBA 10在水和光诱导前后的UV-vis-NIR 吸收曲线。
图4、在一个太阳下蒸发过程中基于 SBA 的碳膜表面温度的红外相机图像
图5、a) 太阳能驱动水蒸发测量系统自制装置示意图；b) 自制太阳能驱动供水系统照片；c) SBA10在第一期、第二期、第三期和第四期在一个太阳下的水质量随辐照时间的变化；d) 不同GO含量的SBAs在阳光照射下水质量随时间变化的依赖性；e) SBA 蒸发器的辐照时间相关蒸发率。
图6、a) 白天作为太阳能蒸发系统的室外实验装置照片；b) SBA 10蒸发器在自然阳光下纯水和模拟海水的收集水量。c)脱盐前后Na +、K +、Ca 2+和Mg 2+铁的浓度。
图7、a) SBA10蒸发器在实验室和室外的结晶盐积累和自清洁性能；b) SBA10蒸发器在白天和晚上分别形成盐和自清洁过程的示意图；c) 在15天的海水淡化过程中，SBA10蒸发器表面在自然阳光照射之前（8:00）和之后（18:00）的照片。
小结
综上所述，本文成功地制造了一种由藜麦麸纤维素和氧化石墨烯制成的自发黑气凝胶，该气凝胶具有优异的稳定太阳能蒸汽发生性能，无需高温处理。该工作为改善海水淡化中的盐沉积问题提供了一种新型的非高温处理技术。
文献:https://doi.org/10.1002/adsu.202100350
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