SusMat | 文献前沿 | 废聚乳酸盐助碳化类绣球石墨烯界面蒸发

研究背景

界面太阳能蒸发和水蒸发驱动发电被认为是解决能源危机的有前景的策略。然而，建造用于淡水和电力联产的低成本蒸发器仍然具有挑战性。在此，我们报告了一种废聚乳酸的盐辅助碳化策略，用于制备绣球花状石墨烯，并构建了一种基于石墨烯的双功能蒸发器。蒸发器具有良好的阳光吸收、光热转换性能、水传输、良好的热管理能力和带负电荷的孔隙等优点，可用于离子的连续扩散。因此，它实现了3.0 kg m−2 h−1的蒸发率和0.425 V的输出电压，超过了许多先进的蒸发器/发电机。分子动力学模拟结果证明，更多的Na+离子被官能团吸引，特别是-COOH/C-OH，以促进纳米通道中Na+的选择性。这项工作为建造用于淡水和电力联产的多功能蒸发器提供了新的机会。

目前，该文以“Interfacial solar-driven steam and electricity co-generation using Hydrangea-like graphene by salt-assisted carbonization of waste polylactic acid”为题在《SusMat》（JCR: Q1, Top, IF₂₀₂₃=18.7）上发表。文章通讯作者为华中科技大学龚江研究员。

文章解读

图1. 制备流程图

图2.微观形貌表征

图3. 光热性能表征

图4. 蒸发性能测试

图5. 机理分析

图6. 蒸发发电性能

图7. 分子动力学模拟

文章总结

该文提出一种盐辅助碳化策略，将废PLA转化为厚度为2.5-3nm的绣球花状石墨烯。盐辅助碳化策略是一种绿色且可扩展的技术，不需要额外的MOF合成步骤和盐酸，优于以前的碳化方法。随后，柔性和双功能的绣球花状石墨烯基蒸发器被建造用于淡水和电力联产。HG-600蒸发器的特点是低蒸发焓、优异的润湿性和显著的光吸收，并具有高效的光热转换、3.0 kg m−2 h−1的水蒸发率和93.83%的光热转换效率。溶液中的离子被带负电荷的离子吸引并沿着毛细管通道迁移，从而产生恒定的电压和电流输出。因此，HG-600蒸发器保持0.425 V的高电压，并稳定运行超过12500秒。MD模拟结果证实，更多的正离子（Na+）被含氧官能团吸引，特别是-COOH和C-OH，导致显著的电位差产生。这项工作不仅为塑料的化学改性提供了一种制备石墨烯的新方法，而且实现了太阳能驱动的界面蒸汽和水蒸发驱动的发电。

文献来源

https://doi.org/10.1002/sus2.242