可控碳化废弃聚丙烯制备镍/碳纳米材料用于高效光蒸气转换

作     者：宋长远 郝亮 张博易 董志月 唐清泉 闵嘉康 赵强 牛冉 龚江 唐涛 Changyuan Song;Liang Hao;Boyi Zhang;Zhiyue Dong;Qingquan Tang;Jiakang Min;Qiang Zhao;Ran Niu;Jiang Gong;Tao Tang

作者机构：Key Laboratory of Material Chemistry for Energy Conversion and StorageMinistry of EducationHubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service FailureSchool of Chemistry and Chemical EngineeringHuazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074China Department of Materials Science&EngineeringNational University of SingaporeSingapore 117576Singapore Department of PhysicsCornell UniversityNew York 14853USA State Key Laboratory of Polymer Physics and ChemistryChangchun Institute of Applied ChemistryChinese Academy of SciencesChangchun 130022China 

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

年 卷 期：2020年第63卷第5期

页      面：779-793页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 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 Initiatory Financial Support from the Huazhong University of Science and Technology(3004013134) the National Natural Science Foundation of China(51903099) the Opening Fund of Hubei Key Laboratory of Material Chemistry and Service Failure(2019MCF01) the Open Research Fund of State Key Laboratory of Polymer Physics and Chemistry,Changchun Institute of Applied Chemistry,Chinese Academy of Sciences. 

主　　题：solar vapor generation waste polymer controlled carbonization Ni/carbon nanomaterial synergistic effect photothermal materials 

摘      要：利用太阳能实现光蒸气转化是一项极具前景的技术,可应用于海水脱盐和淡水制备等领域.然而,从工业的角度来看,制备低成本、高效率的光热材料仍具有挑战性.本文利用聚离子液体(PIL)和氧化镍(Ni O)作为复合催化剂,实现了聚丙烯(PP)的可控碳化,并制备了镍/碳纳米材料(Ni/CNM).研究结果表明,加入微量的PIL可实现对Ni/CNM形貌和织态结构的调控.Ni/CNM由杯状碳纳米管(CS-CNT)和梨形镍纳米颗粒组成,二者在太阳光吸收上的协同作用使得Ni/CNM具有优异的光热转换性能.此外,Ni/CNM具有较高的比表面积和丰富的微/介/大孔,其构建的三维多孔网络可为水和蒸气的高效传输提供通道.光吸收高、水传输快和热导率低等优势,使Ni/CNM的水蒸发速率高达1.67 kg m^-2h^-1,光-蒸气转换效率高达94.9%,且重复使用10次后性能依然保持稳定.该材料同时适用于染料废水、海水和油/水乳化液等水质的纯化.其中,海水中金属离子的去除效率高达99.99%,染料去除率99.9%.更重要的是,材料的光蒸气转换性能优于最新报道的碳基光热材料.此工作不仅提出了一种可将废弃聚合物转化为先进的金属/碳杂化物的可持续方法,同时也有助于太阳能利用和海水淡化领域的进一步研究.