分级多孔碳纳米纤维用于高效太阳能驱动水净化

作     者：罗清亮 羊燚 汪康康 俞建勇 王荣武 季东晓 覃小红 Qingliang Luo;Yi Yang;Kangkang Wang;Jianyong Yu;Rongwu Wang;Dongxiao Ji;Xiaohong Qin

作者机构：Key Laboratory of Textile Science and Technology of Ministry of EducationCollege of TextilesDonghua UniversityShanghai 201620China Innovation Center for Textile Science and TechnologyDonghua UniversityShanghai 201620China 

出 版 物：《中国科学:材料科学(英文版)》 (Science China Materials)

年 卷 期：2023年第66卷第8期

页      面：3310-3318页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 080703[工学-动力机械及工程] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：supported by the Chang Jiang Scholars Program and the Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission (2019-01-07-00-03-E00023) the National Natural Science Foundation of China (52202218,62171116 and 51973027) DHU Distinguished Young Professor Program,Shanghai Committee of Science and Technology (22ZR1401000) Shanghai Pujiang Program (21PJ1400200) 

主　　题：牺牲模板 碳纳米纤维 表面粗糙度 水净化 蒸发材料 碳材料 光滑表面 水蒸发 

摘      要：碳材料通常用于太阳能水蒸发,因为它们可以吸收宽带光并有效地产生热量.然而,具有光滑表面的传统碳材料受到大约10%的中等反射的限制,损失了反射能量.在此,我们提出了一种多界面策略,以提高碳纳米纤维(CNFs)的固有光吸收,从而实现更高效的太阳能驱动水净化.通过简单的牺牲模板方法,在CNFs中引入分级孔来构建多个界面得到高表面粗糙度碳纳米纤维(HPCNFs).由于高表面粗糙度和源自分级孔的丰富内部空气介电界面,HPCNFs在宽带光(300–2500 nm)吸收显著改善,高达97.62%,这使得在1个太阳光照下的太阳光转换为蒸汽的效率达到96.13%,蒸发率高达1.78 kg m^(-2)h^(−1),超过了大多数相关的纯碳材料.当用于太阳能水蒸发脱盐时,HPCNF膜表现出对离子的高度排斥(0.05 mg L^(−1)盐离子),并以每天11.18 kg m^(-2)的速率从湖中产生淡水,足以满足4–5个人的日常需求.这项工作为高效碳基太阳能水蒸发材料的设计提供了一种简便策略.