检索结果-南通市图书馆

档案与建设 1989年第2期 58-59页

作者：阿斯脱里特.勃兰特

在纸张保管方面,许多方法都求助于水处理(如去酸、浸渍、修补)。纸张的干燥一般是在空气中将纸放在石灰干燥器上进行的。根据湿度情况,纸张的干燥要经过12至24个小时,而且不能避免空气中微生物的侵蚀。

关键词：微波能大分子结构水蒸发保管人员分子吸收化学性能国家科研中心大众汽车公司历史古迹纸页

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

竹单元表面亲/疏水性调控研究及应用

竹单元表面亲/疏水性调控研究及应用

作者：卢英卓浙江农林大学

学位级别：硕士

随着可持续建筑概念的提出,天然材料的利用越来越受到人们的关注。有效利用丰富的可再生竹子作为装饰材料和建筑材料,对减少二氧化碳排放、保持可持续发展具有重要意义。然而,竹材存在润湿性和胶合性能差的问题,并且竹材色泽单一,易霉... 详细信息

随着可持续建筑概念的提出,天然材料的利用越来越受到人们的关注。有效利用丰富的可再生竹子作为装饰材料和建筑材料,对减少二氧化碳排放、保持可持续发展具有重要意义。然而,竹材存在润湿性和胶合性能差的问题,并且竹材色泽单一,易霉变和易燃等缺点阻碍了竹材的广泛应用。本研究通过对不同的竹单元进行润湿性能改性,改善竹子表面性能,来提高竹材的利用范围和利用率。论文具体研究内容如下:(1)选用带青带黄的竹条作为基材,利用氯化异氰酸(CU)对其进行改性,调节竹条的润湿性能,提高竹条的胶合性能。探讨了改性剂的浓度,处理时间对于竹材润湿性和表面能的影响,结果表明:在CU浓度为3%,处理时间为3 h时,竹材的润湿性能最好,竹材的表面能最大;更重要的是,改性竹材的表面对酚醛树脂胶和脲醛树脂胶的润湿性能有所提高,浸渍剥离测试结果优于未改性竹材。(2)选用刨切薄竹为基材,以MOF材料为基础,采用原位生长转化方法,成功地在竹材表面制备了双金属氢氧化物(Co Ni-DH),随后涂覆月桂酸钠(La),得到了月桂酸钠包覆的钴镍双金属氢氧化物超疏水层(Co Ni-DH-La)。Co Ni-DH-La涂层具有良好的化学稳定性和良好的附着力。制备的Co Ni-DH-La涂层竹片(BS-Co Ni-DH-La)在防霉、阻燃和自清洁方面表现出良好的性能:室内防霉实验测试120天,超疏水表面霉变面积为0;超疏水竹材的氧指数(LOI)达到29.9,相较于未处理竹片,LOI提升了4.4。通过改变制备过程中无机盐的种类,可赋予竹子多种颜色,并且显示出了良好的规模化生产潜力。(3)选用竹纤维作为实验材料,利用聚丙烯酰胺(PAM)提高竹纤维的润湿性,将其作为太阳能水蒸发的水分运输材料应用在海水淡化中。结果表明,改性竹纤维的亲水性改性效果明显,改性竹纤维的水分运输能力提升显著。经盐水浸泡一个月后,其仍能保持良好的水分运输能力和尺寸稳定性。改性竹纤维太阳能水蒸发速率测试达到了1.55 kg/(m·h),且光-汽转化效率为83.6%,远高于未改性竹纤维(0.42 kg/m·h和14.7%)。亲水改性的竹纤维达到了太阳能水蒸发对水分运输材料要求,不但拓展了竹纤维的应用范围,利用了清洁太阳能,有利于解决水资源短缺问题。

关键词：竹子润湿性能金属氢氧化物竹纤维水蒸发表面能胶合性能

Pt3Ni-S纳米合金的制备及光热转换性能的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

Pt3Ni-S纳米合金的制备及光热转换性能的研究

作者：马添悦哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

近年来,人们面临着饮用水不安全、细菌感染与恶性肿瘤三大健康问题。因此,有越来越多的研究者致力于发展相应的策略来解决上述棘手问题。海水淡化、去除工业废水中有毒的重金属离子或有机染料是解决淡水危机的一种有效策略,对于人类生... 详细信息

近年来,人们面临着饮用水不安全、细菌感染与恶性肿瘤三大健康问题。因此,有越来越多的研究者致力于发展相应的策略来解决上述棘手问题。海水淡化、去除工业废水中有毒的重金属离子或有机染料是解决淡水危机的一种有效策略,对于人类生存发展至关重要。太阳能是一种有发展潜力的可再生能源,利用太阳能驱动的海水淡化或工业废水净化,制造出可供人类使用的安全饮用水具有十分重要的意义。众所周知,开放性伤口易受外部细菌感染,从而导致严重的伤口炎症,甚至造成人类死亡,因此治疗细菌感染受到医学工作者的广泛关注。目前,细菌感染主要采用抗生素进行治疗,但抗生素的滥用会使病原体产生耐药性,从而导致抗生素治疗失败,近年来研究者们已经开发出一些非抗生素疗法来对抗细菌感染,其中最为典型的方法是利用纳米材料的光热效应进行抗菌。恶性肿瘤已成为当今人类面临的最严重与最难攻克的疾病。传统的肿瘤治疗方法有众多弊端,例如手术切除对人体创伤较大、放疗会杀死正常组织细胞并造成严重的副作用、化疗通常靶向差,对人体脏器容易造成损伤。因此,具有无创、操作简单、疗效显著、特异性高等优点的光热治疗(PTT)深受研究者们的青睐。综上所述,太阳能驱动水蒸发、光热抗菌及光热抗肿瘤均需要具有优异光热转换性能的纳米材料。在众多材料中,贵金属纳米材料因具有典型的局部表面等离子体共振(LSPR)效应,可作为一种良好的光热转换材料。其中,铂(Pt)具有优异的光热转换性能、良好的生物相容性、较强的力学性能及类过氧化氢酶活性等优点,近年来被广泛应用于光热转换领域。但由于Pt价格昂贵,为了降低成本并优化性能,本论文选择铂镍合金材料将光能转化为热能来进行太阳能驱动的水蒸发、光热抗菌及光热抗肿瘤。具体研究内容如下:(1)通过水热法制备了铂镍合金(PtNi-S)纳米线,进一步利用浇注法制备了PtNi-S沉积的聚四氟乙烯(PTFE)膜(PtNi-S@PTFE)。PtNi-S@PTFE具有优异的光热性能与抗强酸/强碱特性,在一个模拟太阳光的照射下,实现了高效的强酸(蒸发率0.93 kg m-2 h)/强碱(蒸发率1.04 kg m-2 h)溶液水蒸发,PtNi-S@PTFE还可以通过太阳能驱动水蒸发的方法将工业废水中有毒的重金属离子去除(去除率高达99.99%)。此外,通过理论计算的方法深入探究了PtNi-S@PTFE高表面力学性能的机理。(2)通过PtNi-S纳米线与玻尿酸(HA)纳米水凝胶的混合,获得了新型的PtNi-S@HA水凝胶。PtNi-S@HA具有优异的光热性能,可以实现光热抗菌;同时PtNi-S可作为类过氧化物酶催化双氧水(HO)产生羟基自由基(?OH)杀死细菌,实现了化学动力学与光热协同抗菌。对比单一模式疗法,协同治疗可以提高大肠杆菌的死亡率。此外,HA不仅可以增强细菌的粘附,提高杀菌效率,还可以促进伤口愈合,缩短治疗周期。因此,PtNi-S@HA水凝胶可作为有应用前景且高效的抗菌剂,用于对抗大肠杆菌等病原微生物。(3)利用PtNi-S纳米线出色的光学吸收特性与光热稳定性,可实现肿瘤的光热治疗与光声断层扫描成像。此外PtNi-S纳米线具有类过氧化物酶的特性,可催化HO生成强细胞毒性的?OH实现化学动力学治疗。PtNi-S纳米线中含有原子序数较大的Pt元素(Z=78),可用于CT断层扫描成像。体内抗肿瘤结果表明PtNi-S结合外源性HO可以实现肿瘤的高效消融。与单纯的贵金属Pt相比,PtNi-S纳米线具有更高的过氧化物酶活性,可用于肿瘤多模式成像介导的光热与化学动力学协同治疗。

关键词：铂镍合金光热转换水蒸发光热抗菌光热抗肿瘤

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于剥离云母的复合水凝胶的制备及其应用

基于剥离云母的复合水凝胶的制备及其应用

作者：王秋亮合肥工业大学

学位级别：硕士

纳米复合材料可以整合单一材料的特性,获得更加优良的综合性能。云母是具有典型层状结构的硅酸盐矿物,包含诸多性质各异的亚种,其储量大、价格低,而且生物安全性和环境相容性好。然而较大的尺寸和较低的的径厚比限制了其在纳米复合材料... 详细信息

纳米复合材料可以整合单一材料的特性,获得更加优良的综合性能。云母是具有典型层状结构的硅酸盐矿物,包含诸多性质各异的亚种,其储量大、价格低,而且生物安全性和环境相容性好。然而较大的尺寸和较低的的径厚比限制了其在纳米复合材料的应用。通过简单的方法将云母剥离为二维的纳米片,用于组装综合性能更加优异的纳米复合材料,具有很大的经济意义和现实意义。本论文通过钠化改性大批量制备出均匀分散的黑云母纳米片,并将其作为光热材料与水凝胶组装成太阳能水蒸发器件。黑云母纳米片的剥离方法简单,易于大批量制备,其二维构造有助于增加水凝胶聚合物网络的交联强度,提升水凝胶的整体机械性能。结合水凝胶聚合物网络降低水蒸发焓的效应,该复合水凝胶表现出良好的太阳能水蒸发速率,达2.0kg m h,显著高于以未剥离黑云母粉作为光热材料的复合水凝胶。此外,本论文利用原位生长法将四氧化三铁(FeO)纳米颗粒载负到剥离绢云母纳米片制备了磁性绢云母纳米片,该法以二维的绢云母纳米片为支撑体,所合成FeO纳米颗粒尺寸较小,直径低于10nm。绢云母纳米片与FeO纳米颗粒的结合既防止了FeO纳米颗粒在反应过程中团聚,又能减少绢云母纳米片的堆积。该磁性绢云母纳米片分散性良好,具有宏观磁性和磁热性能,FeO纳米颗粒的本身就具有类过氧化物酶活性,即能够催化水溶液中微量的HO生成大量活性氧自由基,可以和磁热性能协同作用起到杀灭有害微生物的作用。绢云母纳米片、FeO纳米颗粒皆安全无毒,将该磁性二维材料与生物安全的NDP水凝胶组装成磁性复合水凝胶,其磁热性能和催化活性相辅相成,有望制备生物安全性和环境相容性更好的抗菌材料。

关键词：云母纳米片水凝胶水蒸发磁性

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

半导体/碳材料的制备及其光热性能研究

半导体/碳材料的制备及其光热性能研究

作者：马海燕青岛科技大学

学位级别：硕士

随着社会经济的发展,能源消耗越来越大,不可再生资源日益减少,因此开发可再生能源非常重要。太阳能作为清洁的可再生能源,受到科研工作者的关注,太阳能光热利用材料具有良好的应用前景。本文制备了氧化铜/石墨烯(CuO/GR)和氧化锑锡/石墨... 详细信息

随着社会经济的发展,能源消耗越来越大,不可再生资源日益减少,因此开发可再生能源非常重要。太阳能作为清洁的可再生能源,受到科研工作者的关注,太阳能光热利用材料具有良好的应用前景。本文制备了氧化铜/石墨烯(CuO/GR)和氧化锑锡/石墨烯(ATO/GR)纳米流体,研究其光吸收特性及光热转换效率,评价其作为太阳能光热利用材料的性能。主要内容如下:采用湿化学方法,以醋酸铜为铜源,氢氧化钠为沉淀剂,制备了粒径小,分散性能好的纳米氧化铜颗粒。氧化铜在可见部分具有很强吸收,与石墨烯进行复合后,当氧化铜与石墨烯的质量比为95:5,光程为1cm时,0.1wt%的复合纳米流体对太阳能的吸收达到98.4%。纳米流体对太阳能的吸收程度随着浓度的增加而增加。当复合纳米流体的质量分数为0.1wt%时,光热转换效率达到92%。ATO在近红外具有很好的吸收性能,当ATO与石墨烯复合之后在可见光区和近红外区均有较强吸收。当ATO与石墨烯质量比为96:4,光程为1cm时,0.1wt%的复合纳米流体对太阳能的吸收达到95.35%。随着浓度增大,纳米流体的吸光度增大。质量分数为0.1%时,纳米流体的光热转换效率达到90%。测试了CuO/GR纳米流体和ATO/GR纳米流体的太阳能水蒸发性能。当CuO/GR纳米流体的质量分数为0.2wt%时,在一个太阳光强度照射下的水蒸发速率达到1.65 kg·m·h,相同条件下ATO/GR纳米流体的太阳能水蒸发速率为1.59kg·m·h。

关键词：纳米流体石墨烯氧化铜 ATO 水蒸发

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

碳基太阳能吸收材料的制备及其光热性能研究

碳基太阳能吸收材料的制备及其光热性能研究

作者：朱盟盟青岛科技大学

学位级别：硕士

太阳能水蒸发技术的规模应用,能够同时解决化石能源危机和淡水资源短缺两大难题,因而具有重要的研究意义。理想的太阳能水蒸发材料必须同时具有以下几方面特性:一是高效吸收太阳光;二是高效光热转换;三是亲水的多孔结构以利于水的输运... 详细信息

太阳能水蒸发技术的规模应用,能够同时解决化石能源危机和淡水资源短缺两大难题,因而具有重要的研究意义。理想的太阳能水蒸发材料必须同时具有以下几方面特性:一是高效吸收太阳光;二是高效光热转换;三是亲水的多孔结构以利于水的输运。为了获得高效的太阳能光热水蒸发材料,我们制备了碳化萝卜、氧化锡锑(ATO)/C复合膜以及Ag@AgS/C双层复合膜材料,对样品的相关性能进行了研究,结果如下:(1)将一种便宜且可大规模获得的农作物白萝卜进行碳化,制备出能够高效产生蒸汽的太阳能吸收材料。碳化萝卜具有高度发达的蜂窝状多孔结构和优异的亲水性能,其太阳能光吸收率在250-2500 nm光谱范围内高达93.5%。在单个太阳光强照射下,碳化萝卜的水蒸发速率可高达1.57 kg·m·h,太阳能蒸汽产生效率可达到85.9%。对于不同类型的原水,包括海水和染料废水,蒸发处理后收集到的水样品均达到优异的处理性能。(2)以碳化的羧甲基纤维素作为可见光区吸收材料,以ATO粉末作为近外光吸收材料,利用冷冻铸造-冷冻干燥技术制备了具有定向多孔结构的ATO/C复合膜材料。当ATO/C比例为1:1.694时,ATO/C复合膜在250-2500 nm光谱范围内太阳能光吸收率均高达96%以上。且得到的ATO/C复合膜具有优异的亲水性能。ATO/C复合膜在一个太阳光强下的水蒸发速率为1.12 kg·m·h,太阳能蒸汽产生效率为68.9%。对于不同类型的原水,包括海水和染料废水,蒸发处理后收集到的水样品均达到优异的处理性能。(3)以羧甲基纤维素为碳前驱体,以Ag@AgS核壳结构的纳米颗粒作为增强近红外光吸收材料,利用冷冻铸造-冷冻干燥技术制备了具有定向多孔结构的Ag@AgS/C双层复合结构。该复合结构在250-2500 nm光谱范围内太阳能光吸收率均高达89%以上,且具有优异的亲水性。Ag@AgS/C双层复合材料在一个太阳光强下的水蒸发速率为1.34 kg·m·h,太阳能蒸汽产生效率为81.5%。对于不同类型的原水,包括海水和染料废水,蒸发处理后收集到的水样品均达到优异的处理性能。

关键词：太阳能水蒸发宽波段碳光热转换

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于壳聚糖的多维仿生纳米材料的制备及应用

基于壳聚糖的多维仿生纳米材料的制备及应用

作者：王湘颖合肥工业大学

学位级别：硕士

随着社会的进步和科学技术的不断发展,在实际应用中人们对材料综合性能提出了更高的要求。基于纳米材料为结构单元组装的纳米复合材料,可以有效的改善单一材料的缺陷,充分发挥每种材料的优势并赋予复合材料新的性能而被广泛关注,但是它... 详细信息

随着社会的进步和科学技术的不断发展,在实际应用中人们对材料综合性能提出了更高的要求。基于纳米材料为结构单元组装的纳米复合材料,可以有效的改善单一材料的缺陷,充分发挥每种材料的优势并赋予复合材料新的性能而被广泛关注,但是它仍然存在很多的缺陷,例如不协调的强度和韧性,低效的功能性等.经过长期的演化,生物材料具有有序的层级结构,这种结构使生物材料在机械性能和功能性等方面显示出无法比拟的优势。因此,将纳米复合材料与生物材料的多级有序结构相结合制备出仿生纳米复合材料逐渐成为人们研究的热点。本论文通过喷涂组装的方法成功的制备出了仿贝壳结构的氧化石墨烯-巯基化壳聚糖-四氧化三铁三元复合膜。由于有序层状结构和氢键网络界面的设计,该复合膜具有良好的机械性能组合,其拉伸应力和韧性分别达到308.4 MPa和10.28 MJ/m,远远高于同类型的纳米复合材料。由于巯基化壳聚糖良好的生物相容性,可以被应用于促进创伤愈合等领域。同时,该复合膜还拥有良好的磁热性能,在30 KA/m的交变磁场强度下,复合膜在80 s内可从27℃升温至45℃且在长时间内可以维持温度稳定。我们将这种磁热升温现象用于热致杀菌的实验中,经过复合膜和交变磁场同时处理过的菌液,细菌基本被完全杀死。此外,本论文利用取向冷冻干燥技术制备出了仿蜂窝结构的氧化石墨烯-壳聚糖/氧化锌双层气凝胶,该双层气凝胶具有类似蜂窝结构的贯穿孔道。这种双层气凝的上层为氧化石墨烯,具有高效的光热转换性能。下层为具有取向结构的壳聚糖/氧化锌层,该层在具有极强的吸水性能的同时还有具有防污性能。由于这些特性,该双层气凝胶可以被应用于太阳能诱导水蒸发领域。在10个太阳的光照强度下,该装置的水份蒸发量为13.5 kg m h,水份蒸发效率为90.8%。由于该气凝胶还具有抗污性能,氧化石墨烯-壳聚糖/氧化锌气凝胶在被细菌污染水体中仍表现出了极好的太阳能诱导水蒸发性能。在污染水体中,氧化石墨烯-壳聚糖/氧化锌气凝胶水份蒸发量为13.3 kg m h,水份蒸发效率为89.4%。而不含氧化锌的气凝胶的水份蒸发效率急剧降低。这种具有抗污性能的水蒸发装置可以在污染水体中持续使用,并且可以在天然水体中保持稳定的蒸发效率。

关键词：仿生组装磁性膜机械性能气凝胶水蒸发

竹质光热转换材料制备及其在太阳能海水淡化的应用研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

竹质光热转换材料制备及其在太阳能海水淡化的应用研究

作者：盛成皿浙江农林大学

学位级别：硕士

目前,全球范围内淡水资源紧缺,利用太阳能蒸发海水获得淡水的方式,受到了广泛的关注。太阳能作为天然的可再生能源,其驱动海水蒸发具备绿色环保,节约能源,简单高效的特点。然而当前很多光热材料的基质为人工制备,某些人工化合物或高分... 详细信息

目前,全球范围内淡水资源紧缺,利用太阳能蒸发海水获得淡水的方式,受到了广泛的关注。太阳能作为天然的可再生能源,其驱动海水蒸发具备绿色环保,节约能源,简单高效的特点。然而当前很多光热材料的基质为人工制备,某些人工化合物或高分子塑料在现实应用中对环境并不友好。而且部分光热材料及光热装置存在的成本较高,制备复杂的问题,所以迫切需要寻找一种简单易得、成本低、对环境友好的光热材料基底,以增强太阳能海水蒸发的环保优势,为海水蒸发的应用打下基础。竹材作为可再生的生物材料,具有定向运输水分的结构通道,低导热系数等原料优势,可以作为光热材料的基底。同时,竹材有价格低廉,基底制备技术简易的制造优势。因此,通过研究竹材的特性,有望设计竹材作为光热材料的基底,将光热材料与竹材复合并建立联系,在太阳能的条件下实现大量高效的海水蒸发。本文受到自然界竹材蒸腾作用的启发,利用天然竹材沿着生长方向的微管,作为水分运输的通道,并结合现实资源情况,采用合适厚度的毛竹,用作海水蒸发的基底,制备了具有光热转换性能的竹质基海水蒸发装置。为了证实竹材是一种蒸发水的良好基底,研究通过接触角测试证实竹材的亲水性,进行热导测试支持竹材具有相对的低导热性,并根据微观结构及毛细效应初步推算竹材输送水分的可行性,分析竹材在不同环境下的耐受稳定性。本论文的主要研究内容如下:(1)以竹材为基底材料,通过在热溶液中沉积纳米等离子粒子于竹材微通道表面,成功制备等离子竹光热转换材料。等离子竹材在250-2500 nm波长范围内拥有高的光吸收强度,最大光吸收可超过99%。在10个太阳的光照强度下,等离子竹材的水蒸发率为12.8 kg·m-2·h-1,光热转换效率高达87%。蒸发后收集的淡水中Na+、Mg2+、Ca2+、K+的浓度分别降低为 3.169 mg/L、0.5015 mg/L、0.4289 mg/L 和 0.2754 mg/L,淡化效果显著。此外,该竹质基光热材料具有良好的循环稳定性,在5个太阳的光照强度下,通过140 h的循环测试,光热材料基本保持稳定。由于竹材具有一定的生物相容性,研究成功构建了等离子金属纳米粒子和竹材生物表面的稳定联系,由此构建的竹质基光热材料有高效的水蒸发性能,在海水蒸发淡化中有广阔的前景。(2)将超声制备的氧化石墨烯沉积在竹材横截表面,成功制备氧化石墨烯/竹材双层光热转化材料。由于竹材表面氧化石墨烯出色的光热转换能力和循环稳定性,氧化石墨烯/竹材复合材料在太阳波长范围内拥有较高的光吸收强度。在1个太阳的光照强度下,蒸发速率能达到1.25 kg m-2 h-1,光热转换效率为79.8%。在10个太阳的光照强度下,材料温度可达92℃,而光热转换效率可达88%。通过表面沉积方法制备的双层光热材料上层的氧化石墨烯进行光热转换,下层的天然竹材能有效保温,研究使用的双层设计对材料有效利用,这为太阳能水蒸发装置的结构提供好的思路。(3)在氩气气氛下,将竹材通过高温碳化处理,制备碳化竹材光热转化材料,用于太阳能水蒸汽的高效蒸发。研究将高温煅烧出的黑色竹炭直接作为光吸收材料,而且碳化后的竹材保留了垂直多孔结构,水依然可以有效运输。为了全面了解碳化的作用,研究制备了不同碳化温度(500℃、600℃、700℃、800℃、900℃)的碳化竹材。通过孔隙测定、亲水性、碳化程度等比较、得出700℃的碳化竹材具有最优的海水蒸发性能,在一个太阳的光照强度下,其蒸发速率为2.112 kg·m-2·h-1。总体来说,碳化竹材拥有良好的光吸收性能,在250-2500 nm波长范围内,碳化竹材光吸收强度高于70%,最高可达95%。在1个太阳的光照强度下,碳化竹材光热转换效率均在80%以上。此外,碳化竹材有良好的隔热性能,在500℃、700℃、900℃所得材料的导热系数分别为0.1611、0.1 964、0.2291 W·m-1·K-1。因此,在7个太阳的光照下,由于局域热集中,700℃的碳化竹材表面温度能达到73℃。经过碳化竹材的淡化后,水中的主要离子Na+,Mg2+,Ca2+,K+的离子浓度分别为2.11 mg/L,0.55 mg/L,0.27 mg/L,0.29 mg/L。高温碳化法直接制备的碳化竹材光热材料,无需加入复合物,工艺复杂程度降低,且对环境友好,研究为开发绿色环保的光热材料并用于海水蒸发提供途径。

关键词：竹材微通道水蒸发光热转化太阳能

分子内运动的有机光热材料构筑及水净化与热电转换应用

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

分子内运动的有机光热材料构筑及水净化与热电转换应用

作者：柳晶东北林业大学

学位级别：硕士

随着人口增长和化石资源枯竭,淡水和能源短缺已成为21世纪最具挑战性的两大问题。从环境和经济方面考虑,太阳能蒸发作为一种环保技术,是目前获取淡水的可靠方式。然而,在太阳能驱动的光热水蒸发技术中,最重要的是设计开发高光热转换能... 详细信息

随着人口增长和化石资源枯竭,淡水和能源短缺已成为21世纪最具挑战性的两大问题。从环境和经济方面考虑,太阳能蒸发作为一种环保技术,是目前获取淡水的可靠方式。然而,在太阳能驱动的光热水蒸发技术中,最重要的是设计开发高光热转换能力的光热蒸发层材料。目前有机光热材料具有结构可调节性和多样性等独特优势,在太阳能蒸发和热电发电的潜在应用上受到了广泛关注。但是它们的应用受到一些明显的缺点的限制,如吸收范围窄,光热转换效率低。因此,本文设计合成了一类强给体-受体（D-A）结构的有机光热小分子（GDPA-QCN）,可以通过调节平面π共轭结构和设计强的分子内电荷转移来保证材料具有宽波长吸收范围。并且分子间较大的空间内阻效应可以在聚集状态下通过分子内运动不受限来提高光热转换效率。本文主要内容包括以下三个方面:（1）GDPA-QCN的合成及性质研究D-A型有机分子由于具有很强的电子推拉效应而具有优异的分子内电荷转移（ICT）特性,可以有效地缩小HOMO-LUMO带隙。因此D-A分子往往表现出延伸到近红外区域的吸收光谱,可以增强光吸收。具有“伞状”D-A共轭结构的GDPA-QCN分子中,树枝状三苯胺（GDPA）具有较大的π共轭效应和空间位阻效应,用作“伞头”供体。采用吸电子能力强的杂环喹喔啉-6,7二羰基腈（QCN）作为“伞柄”受体。GDPA与QCN的结合导致了ICT特性,同时,大的空间位阻基团在分子聚集状态下产生了足够的分子空间隔离,为促进分子内的自由运动提供了足够的空间。在聚集态时,GDPA-QCN具有300-1100 nm的宽吸收光谱。GDPA-QCN在太阳光的照射下具有优秀的光热转换能力,在1个太阳光强度的模拟光照射下,计算光热转换效率为19.33%。这类D-A型有机光热小分子通过设计分子内运动来实现高效太阳能光热转换的结构构筑方案,为有机光热材料在能量转换领域的应用提供了新的路径。（2）GDPA-QCN构筑太阳能光热蒸发层及其性能研究太阳能驱动光热蒸发水技术的关键是光热层的构建。本文采用薄层纤维素纸作为光热材料负载体,将GDPA-QCN充分浸渍在纤维素纸中。这种GDPA-QCN纤维素纸具有优良的毛细管通道,可以实现水分的连续蒸发。在1个标准太阳光强度下,干燥GDPA-QCN可以上升到70.6℃,具有显著的光热转换能力。在一小时持续的水蒸发实验中,水蒸发速率和蒸发速度高达90.4%和1.30 kg m h;此外,采用真实海水进行真实海水淡化实验,蒸发收集的淡水的Na,Mg,Ca,K离子浓度已达到淡水饮用水标准。（3）GDPA-QCN构筑热电转换系统及其性能研究在GDPA-QCN纤维素纸构筑的水蒸发体系中,高效光热水蒸发性能已经被证实,但仍然存在额外的热能未被充分利用。因此,本文将GDPA-QCN纤维素纸应用于水电一体化体系,在实现水蒸发的同时可以通过温差发电协同产生电能。在1个标准太阳光强度下,电压可以达到56 m V,水蒸发速率可达0.94 kg m h。基于GDPA-QCN纤维素纸构建的水电一体化体系可以在达到较高的水蒸发速率的同时,采用多级余热利用方式,可以为未来水电资源的获得提供新的方案。

关键词：太阳能分子内运动光热转换水蒸发温差发电

木材表面亲疏水调控策略及高效太阳能蒸发材料的制备

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

木材表面亲疏水调控策略及高效太阳能蒸发材料的制备

作者：宋莲南京林业大学

学位级别：硕士

淡水资源短缺已经成为制约人类社会发展的重要问题。海洋水约占全球总水量的96.5%以上,在此背景下,海水淡化逐渐成为获取淡水的重要途径。太阳能作为一种可持续绿色能源,利用太阳能界面蒸发获取淡水的技术得到了广泛的关注。太阳能蒸发... 详细信息

淡水资源短缺已经成为制约人类社会发展的重要问题。海洋水约占全球总水量的96.5%以上,在此背景下,海水淡化逐渐成为获取淡水的重要途径。太阳能作为一种可持续绿色能源,利用太阳能界面蒸发获取淡水的技术得到了广泛的关注。太阳能蒸发器开发和结构设计是目前研究热点问题之一,尤其以天然木材为基底的太阳能界面蒸发器引起了研究人员的广泛关注。许多光热材料,例如碳基材料、聚合物、半导体和金属纳米颗粒等,多被用于太阳能水热蒸发涂层。但以界面加热为基础的太阳能海水淡化技术仍存在着太阳能吸收率不佳、产生蒸汽通量较低和表面结垢等问题,需要围绕木材基底和光热转化涂层进行深入研究。基于此,本论文设计了具有不同表面浸润性的木材蒸发器,防止其表面结垢并提高蒸汽产生效率,主要的工作内容如下:(1)木材表面疏水调控策略。通过简单的浸渍法制备表面疏水性稳定耐用的改性木材,并探究不同价态离子、烘干温度、浸渍时间等对水接触角的影响;(2)在第一个工作的基础上,设计上层疏水、下层亲水的双层木材蒸发器。引入半导体四氧化三铁(FeO)作为光热转换剂,聚乙烯醇(PVA)作为交联剂,制备稳定性好、自再生的FeO涂层脱木质素木材蒸发器(Fe-D-Wood),来提高太阳能热水蒸发效率;(3)为进一步提高木材基太阳能蒸发器的蒸发速率,以氢氧化铜(Cu(OH))作为牺牲模板,制备了以木材为基础的MOF蒸发器,即铜基有机骨架木材(Cu-CAT/Wood)。论文开展的工作具体如下:(1)提出了一种简便有效的方法来提升木材表面的疏水性和耐损伤性,即金属离子诱导表面改性。通过将原始木块浸泡在盐溶液中,然后干燥,修饰过的木材表面表现出疏水行为。其中,高价态的Zr离子改性木材(Zr-Wood)的表面改性效果最为显著。垂直于木材生长方向的表面水接触角为145 ,而垂直于木材生长方向的表面水接触角为139 。同时,对Zr-Wood的耐磨性和耐久性进行了研究,结果表明,Zr-Wood具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。亲水性到疏水性的转变归因于离子和羟基之间金属配合物的形成。这种简便的表面浸润性调控方法对拓展木材的使用很有前景。(2)采用疏水表层FeO和脱木素木材基构筑木材蒸发器。其中半导体FeO作为光吸收剂,PVA作为交联剂,脱木素木材为传输水分、蒸汽逸出和减少热传导的隔热层。结果表明,FeO涂层脱木质素木材的蒸发速率为1.3 kg m h,热转化效率为73%。另外FeO带隙较窄,只有0.8 e V,其具有较宽的吸光性能;PVA的引入增强了FeO与木材基底的亲合力。木材蒸发器还具有良好的防污性能,产生这种自再生能力的原因有三个:一是盐难以结晶沉积在疏水层上;二是PVA分子作为分离膜阻止盐离子进入上表层;三是脱木素底层的快速吸水促进了盐在水体中的再溶解。这种以木材为基础的蒸发器在实际的脱盐应用中具有很大的发展潜力。(3)为了进一步提高蒸发器的水蒸发速率,采用水热法在木材膜表面原位合成MOF,制备了Cu-CAT/Wood。该材料有良好的亲水性,在进行光热转换时可以高效传输水分。不仅如此,其在250-2500 nm处有良好的光吸收能力,在模拟光(1 k W m)的照射下,其表面温度可以从26 C快速上升到54 C,高于同等条件下木材表面的温度(38 C),水蒸发速率可以达到1.8 kg m h,热转换效率为82%。即使介质表面覆盖一层植物油及在油水混合乳液中,该木材膜仍然具有良好的蒸发性能。连续光照120 h,薄膜的光吸收能力和水蒸发速率仍然保持稳定,显示出了优异的循环稳定性。本文开发的Cu-CAT/Wood蒸发器成本低廉且有优异的抗油污污染能力,在废水处理领域有巨大的应用潜力。

关键词：太阳能水蒸发木材蒸发器阻盐抗污