检索结果-南通市图书馆

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

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羽毛绒基碳材料的开发及其应用

羽毛绒基碳材料的开发及其应用

作者：侯广开安徽工程大学

学位级别：硕士

基于“双碳”目标,太阳能驱动光热水蒸发技术以其低成本、环境友好等优点,在海水淡化和废水处理中应用前景广阔。碳气凝胶因其高光吸收率、丰富的孔道结构、良好的物理化学性能等特点,成为太阳能水蒸发应用体系中极具竞争力的光热转换... 详细信息

基于“双碳”目标,太阳能驱动光热水蒸发技术以其低成本、环境友好等优点,在海水淡化和废水处理中应用前景广阔。碳气凝胶因其高光吸收率、丰富的孔道结构、良好的物理化学性能等特点,成为太阳能水蒸发应用体系中极具竞争力的光热转换材料。针对目前碳气凝胶制备工艺复杂、能耗高、涉及使用多种有害化学物质等问题,本文以废弃羽毛绒为原料,采用低温一步碳化法成功制备出羽毛绒基碳(DCFA)气凝胶。利用聚吡咯(PPy)和壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)水凝胶改性DCFA,实现了高效海水淡化和废水处理。本文主要研究内容如下:(1)羽毛绒基碳气凝胶制备及其水蒸发性能。以羽毛绒为原材料,在氮气中,通过低温一步碳化开发了DCFA气凝胶。碳化过程中,相互缠绕的羽绒纤维簇(DC)在热诱导作用下收缩,使纤维间的缠绕进一步增加,形成了自锁结构的DCFA气凝胶。由于羽绒纤维含有二硫键和氨基,导致DCFA气凝胶具有独特的自掺杂特性:大量碳元素(>80%)和少量硫和氮元素。DCFA气凝胶低密度和高孔隙率,增加了太阳总吸光度,抑制了蒸发过程中的能量损失,气凝胶吸光率高达97.03%。其对3.5 wt%盐水和染料废水的蒸发速率,分别达到为2.05和2.11 kg·m·h,高于大多数报道结果。经过3.5 wt%盐水和实际染料废水10次实验后,DCFA气凝胶保持良好的蒸发性能,表明DCFA气凝胶具备长期应用潜力。(2)DCFA/PPy气凝胶材料制备及其水蒸发和重金属离子吸附性能。为了提高DCFA气凝胶强度和重金属离子吸附性能,通过溶液聚合制备出DCFA/PPy气凝胶。相比于DCFA气凝胶,DCFA/PPy气凝胶压缩强度从0.0035 MPa提高到0.007 MPa。当DCFA气凝胶与吡咯(Py)质量比为1:3时,DCFA/PPy气凝胶水蒸发速率为1.96kg·m·h;对铬离子(Cr)、镍离子(Ni)和铜离子(Cu)最大平衡吸附量分别为12.00 mg/g、10.91 mg/g和11.81 mg/g。为进一步提高DCFA/PPy气凝胶强度,制备了CS和PVA为基体的DCFA/PPy水凝胶。DCFA/PPy水凝胶表现出更高的压缩强度(循环压缩强度为0.04 MPa)和较好弹性恢复性。DCFA/PPy水凝胶水蒸发速率达到2.160 kg·m·h;对铬离子(Cr)、镍离子(Ni)和铜离子(Cu)最大平衡吸附量分别达到13.95 mg/g、13.05 mg/g和13.60mg/g。综上,本文采用简单、高效低温一步碳化法,成功制备具有自锁结构、良好光热水蒸发性能和重金属离子吸附性能的DCFA气凝胶,为纤维基碳气凝胶/水凝胶材料构建及其在海水淡化、废水处理等领域应用提供新思路。

关键词：生物质碳羽毛绒碳气凝胶水蒸发重金属离子吸附

基于PPy/TiO2的纳米复合材料蒸/集水性能的研究

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基于PPy/TiO2的纳米复合材料蒸/集水性能的研究

作者：邢晶晶苏州大学

学位级别：硕士

随着经济的不断发展和人口的持续增长,水资源短缺已经成为了一个全球都面临的严峻挑战。目前看来,解决这一问题最有前景的方法是寻找新水源,对其进行开发利用。本文将基于纳米复合材料的性质,制备了基于TiO2/PPyNP的复合材料,着重研究... 详细信息

随着经济的不断发展和人口的持续增长,水资源短缺已经成为了一个全球都面临的严峻挑战。目前看来,解决这一问题最有前景的方法是寻找新水源,对其进行开发利用。本文将基于纳米复合材料的性质,制备了基于TiO2/PPyNP的复合材料,着重研究其在海水淡化和大气水收集方面的性能,探索其实际应用的可能性。具体包括以下两个部分:1.一种基于TiO2/PPyNP的具有氨气响应性的高效太阳能蒸发器。这种太阳能蒸发器,不但可以基于其两种组分的协同作用实现高效的水蒸发生产淡水,即聚吡咯的光热效应和二氧化钛纳米粒子的光致亲水性。而且,由于聚吡咯对氨气具有响应性,会在氨气作用下发生去质子化而停止工作,因此可以避免氨气和水体一起蒸发而造成的提纯后的水再次污染。同时,引入二氧化钛纳米粒子可以在高效蒸发水的同时降解水体中的染料。2.一种可在较高湿度下高效收集空气中水分的基于TiO2/PPyNP的大气集水材料。这种材料能在相对湿度为60%-90%的环境下对大气水进行高效捕获,并能在不消耗额外能量的条件下将捕获到的水及时释放出来。同时,这种材料还有着超高的稳定性,可长期、多次使用。

关键词：水蒸发大气水收集纳米复合材料

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水发电器件电极结构优化研究

水发电器件电极结构优化研究

作者：邢梦迪长春工业大学

学位级别：硕士

面对日益严重的环境污染和能源危机,探求能源转换的视角逐渐转移到从自然环境中得到绿色环保的能源转换形式,寻求绿色能源转换技术成为当今社会的重要议题。地球表面的72%都被水体覆盖,水蒸发现象规模庞大且无处不在。如果能够合理地将... 详细信息

面对日益严重的环境污染和能源危机,探求能源转换的视角逐渐转移到从自然环境中得到绿色环保的能源转换形式,寻求绿色能源转换技术成为当今社会的重要议题。地球表面的72%都被水体覆盖,水蒸发现象规模庞大且无处不在。如果能够合理地将水蒸发驱动带来的能量转换为常用的电能等资源,将极大地应对能源危机的挑战。本文采用水伏发电领域常用材料-碳材料,作为水伏发电器件中重要的层结构,通过对碳布材料进一步处理,优化电极结构,从而优化水伏发电器件结构,最终达到提高水伏发电器件的整体性能。（1）以碳布（CC）为基础,通过水热和煅烧等方法制备了NiO@CC的层结构,NiO颗粒具有片状的纳米花结构,这将提供大量可以与水接触的活性位点,其中以镀Ag铜板和NiO@CC的层结构分别作为器件正负极,构建三明治结构的水伏发电器件。在室温的测试条件下,发电机可以输出0.3 V的开路电压（Voc）和40μA/cm的短路电流（Isc）。经过10 h测试后电压依旧可以维持在0.3 V,表明发电机具有较好的稳定性。（2）引入比表面积更大的镍钴氧化物来提高器件的输出性能,制备的NiCoO纳米颗粒具有针尖状的纳米花结构,采用简单的一步水热法合成NiCoO@CC,在不改变器件其他层结构的基础上,最大可能优化水伏发电器件的性能。其中以镀Ag铜板和NiCoO@CC的层结构分别为器件正负极,层层组装构建三明治结构水伏蒸发器件。经过SEM、XRD等测试手段得知,NiCoO已经成功生长在碳布表面。经过电机性能测试,得出在24 h测试后器件可以正常工作,说明发电机具有较好的稳定性。（3）利用滤纸和碳布优异的网状结构,通过一步浸泡法改良碳布的吸水性能,优化器件的结构与性能,通过调控LiCl溶液的浓度,调控碳布上负载Cl的负载量,进而调控水伏发电机的输出性能,来寻找最优的水伏发电机组合,进一步探究水伏发电器件的工作原理。在室温的测试条件下,发电机最高可输出产生0.7 V左右的开路电压（Voc）和100μA/cm的短路电流（Isc）。

关键词：水伏发电镍钴氧化物水蒸发碳布

竹材/MoS2光热转换器件制备及其性能研究

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竹材/MoS2光热转换器件制备及其性能研究

作者：金杨兵浙江农林大学

学位级别：硕士

为了缓解当前淡水资源短缺的问题,以及竹材高值化利用的需要,本研究以毛竹材为基材,采用表面自组装技术构筑二硫化钼光热转换功能竹材,制备了三种不同形状的二硫化钼/竹材光热转换器件,通过海水淡化测试,得到的主要研究结果和结论如下:... 详细信息

为了缓解当前淡水资源短缺的问题,以及竹材高值化利用的需要,本研究以毛竹材为基材,采用表面自组装技术构筑二硫化钼光热转换功能竹材,制备了三种不同形状的二硫化钼/竹材光热转换器件,通过海水淡化测试,得到的主要研究结果和结论如下:(1)将天然竹材去除竹青竹黄后沿着垂直生长方向截成竹块,运用水热合成的方法将二硫化钼纳米粒子负载在竹材横切面上,制备2D二硫化钼/竹材光热转换器件。2D二硫化钼/竹材在250 nm-2500 nm波长范围内的最大光吸收率超过80%。在1个太阳光照强度下,2D二硫化钼/竹材的蒸发速率为1.095 g·m·h;光热转换效率为78.20%;连续测试8个小时后光热转换效率为82.50%;循环10次后,平均水蒸发量为1.083 kg·m;蒸发后的淡水中Na、Mg、K、Ca的浓度分别降至13.08 mg/L、0.94 mg/L、3.00 mg/L和1.24 mg/L。(2)将天然竹材去除竹青竹黄后沿纵切面锯成拱形形状,运用水热合成的方法将二硫化钼纳米粒子负载在竹材纵切面上,制备3D拱形二硫化钼/竹材光热转换器件。3D拱形二硫化钼/竹材在250 nm-2500 nm波长范围内的最大光吸收率大于80%。在1个太阳光照强度下,3D拱形二硫化钼/竹材的蒸发速率为1.277 g·m·h;光热转换效率为91.20%;连续测试8个小时后光热转换效率为93.83%;循环10次后,平均水蒸发量为1.255 kg·m;蒸发后的淡水中Na、Mg、K、Ca的浓度分别降至2.77mg/L、0.12 mg/L、0.39 mg/L和0.73 mg/L。(3)将天然竹材截成长短一致的竹签,用聚乙烯泡沫固定成向日葵形状,运用水热合成的方法将二硫化钼纳米粒子负载在竹材横切面上,制备3D向日葵形二硫化钼/竹材光热转换器件。3D向日葵形二硫化钼/竹材在250 nm-2500 nm波长范围内的最大光吸收率在80%以上。在1个太阳光照强度下,3D向日葵形二硫化钼/竹材的蒸发速率为1.236 g·m·h;光热转换效率达到88.32%;连续测试8个小时后光热转换效率为90.58%;循环10次后,平均水蒸发量为1.219 kg·m;蒸发后的淡水中Na、Mg、K、Ca的浓度分别降至13.20 mg/L、1.30 mg/L、1.57 mg/L和4.64 mg/L。实验结果表明,三种不同形状的二硫化钼/竹材光热转换器件都具有良好的海水蒸发效果,稳定性优异,可有效缓解淡水资源短缺的问题。

关键词：竹材二硫化钼光热转换海水淡化水蒸发

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半导体@碳纳米材料的制备及其光热性能研究

半导体@碳纳米材料的制备及其光热性能研究

作者：陈楠青岛科技大学

学位级别：硕士

化石能源危机及环境污染的加剧,使得人类对可再生清洁能源的需求与日俱增。太阳能光热转换是利用光热转换材料将太阳光转换为热能的技术。太阳光谱是包含紫外-可见-红外光的宽光谱,若想实现对太阳能的高效利用,制备太阳光宽光谱吸收的... 详细信息

化石能源危机及环境污染的加剧,使得人类对可再生清洁能源的需求与日俱增。太阳能光热转换是利用光热转换材料将太阳光转换为热能的技术。太阳光谱是包含紫外-可见-红外光的宽光谱,若想实现对太阳能的高效利用,制备太阳光宽光谱吸收的材料是关键。为此,本文制备了氧化锡锑(ATO)@C和FeO@C纳米材料,并研究了其光吸收和光热转换性能。以葡萄糖为碳源,一缩二乙二醇(DEG)为溶剂,利用高温回流法制备了ATO@C/DEG纳米流体。研究了葡萄糖加入量、ATO加入量和反应时间等因素对ATO@C纳米结构的形貌、分散程度,以及对纳米流体光吸收和光热转换性能的影响。结果表明:在ATO与葡萄糖摩尔比为5:3时,ATO@C/DEG纳米流体具有最佳的分散程度和最佳的宽光谱吸收效果;此比例下的纳米流体随浓度的增加太阳能加权吸收系数(8))逐渐增加,3 mg/m L的纳米流体在1 cm光程下8)达到最大值99.3%;此浓度下的ATO@C/DEG纳米流体具有最高的太阳能利用效率,为97.0%,即纳米流体吸收的太阳光绝大部分均已转化成为热量。以二茂铁为铁源,HO为氧化剂,丙酮为溶剂,采用溶剂热法制备了FeO@C纳米颗粒,将此颗粒分散至乙二醇(EG)中制备了FeO@C/EG纳米流体。研究了二茂铁加入量、HO加入量、反应时间和反应温度等因素对产物的形貌、结构,以及对纳米流体光吸收和光热转换性能的影响。结果表明:在180 oC下,加入0.15g二茂铁和2.5 m L的HO,反应72 h后得到的纳米颗粒具有较规整的形貌和最佳的宽光谱吸收效果;FeO@C/EG纳米流体随浓度的增加8)逐渐增加,0.4mg/m L的纳米流体在1 cm光程下8)达到最大值99.8%;此浓度下的FeO@C/EG纳米流体具有最高的太阳能利用效率,为83.5%。将ATO@C和FeO@C纳米颗粒作为光热转换材料负载至滤纸上进行水蒸发测试,研究了不同负载量对光吸收效果、水蒸发速率和热效率的影响。在氙灯(1 KW·m)照射下随负载量的增加水蒸发速率和热效率增加,最大水蒸发速率分别为1.39 kg·m·h和1.22 kg·m·h,较纯水蒸发速率分别增加0.96 kg·m·h和0.79 kg·m·h;热效率分别为95.04%和83.16%,较水热效率分别增加65.82%和53.94%。ATO@C和FeO@C纳米颗粒在水蒸发方向展现出的优异性能在未来的海上溢油处理、海水淡化方面将会有很广泛的应用前景。

关键词：太阳能光热转换碳氧化锡锑四氧化三铁水蒸发

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聚丙烯腈基杂化微纳米纤维的制备及性能研究

聚丙烯腈基杂化微纳米纤维的制备及性能研究

作者：杜志强天津工业大学

学位级别：硕士

金属氧化物半导体纳米粒子可以提高材料的机械应力和耐受性,且具有很高的光学透明度,所以在水处理方面具有重大意义。但单独的纳米粒子极易团聚且难回收,所以极大的限制了应用。本文中利用可纺性好、耐侯性(耐阳光、耐冷热等)、耐化学... 详细信息

金属氧化物半导体纳米粒子可以提高材料的机械应力和耐受性,且具有很高的光学透明度,所以在水处理方面具有重大意义。但单独的纳米粒子极易团聚且难回收,所以极大的限制了应用。本文中利用可纺性好、耐侯性(耐阳光、耐冷热等)、耐化学性强的聚丙烯腈(PAN)和理化性质优异的金属氧化物氧化锌半导体纳米粒子(ZnONPs)杂化得到的杂化纳米材料,有效解决了ZnONPs的易团聚和回收难的问题,并将其用于光催化和水蒸发实验。首先通过绿色合成法制备了ZnONPs,然后将制备得到的ZnONPs与PAN混合后,利用气流纺丝法制备得到ZnO/PAN杂化纳米纤维毡(ZnO/PAN@NFMs),用于光催化实验。结果表明ZnO/PAN@NFMs对有机染料表现出优异的光催化活性,五次循环试验后ZnO/PAN@NFMs在2h内对甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)和罗丹明B(Rh B)的光催化效率仍然达到94%以上。为了进一步提高ZnO/PAN@NFMs的光催化活性,本实验将制备的ZnO/PAN@NFMs进行了高温碳化处理。实验结果表明,碳化后的杂化纳米纤维毡(ZnO/PAN@CNFMs)对三种染料的光催化效率显著提高。而且还表现出明显的吸附性能。1 h内对MO和Rh B的吸附率可达到27%,对MB的吸附率可达到40%。同时,碳化后的杂化纳米纤维毡对可见光的吸光度大幅度增加,且纳米结构的杂化纳米纤维毡对光的利用率也较大,所以进一步探究了杂化纳米纤维毡的水蒸发效率。实验证明,碳化后的杂化纳米纤维毡具有很高的水蒸发效率,可以达到2.1 kg m h,是纯水蒸发速率的4.2倍。从上述结果可知,对气流纺丝法制备的ZnO/PAN@CNFMs,在光催化处理有机废水和水蒸发领域具有广阔的应用前景。

关键词：氧化锌纳米粒子气流纺丝法杂化纳米纤维光催化水蒸发

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飞秒激光制备黑色超芯吸铝板及其性能研究

飞秒激光制备黑色超芯吸铝板及其性能研究

作者：李美然辽宁科技大学

学位级别：硕士

在人类社会淡水资源日益紧张的背景下,各种前沿的净水技术层出不穷,绿色、高效、成本低廉的技术才是未来发展的首选。飞秒激光功率高、扫描速度快、热影响区小等,在材料加工领域中体现出很大的优势。铝的储量多、质量轻、稳定性好,广泛... 详细信息

在人类社会淡水资源日益紧张的背景下,各种前沿的净水技术层出不穷,绿色、高效、成本低廉的技术才是未来发展的首选。飞秒激光功率高、扫描速度快、热影响区小等,在材料加工领域中体现出很大的优势。铝的储量多、质量轻、稳定性好,广泛应用于人类社会的生产生活当中。利用飞秒激光制备具有超芯吸作用的黑色铝板表面,不仅可高效的吸收太阳能,而且可高效吸水,在同一表面实现界面蒸发,大幅度提升了能量的利用率,满足了以上对于净水技术的发展要求。本文首先研究了飞秒激光加工参数对铝板表面烧蚀形貌的影响规律,计算出其表面的烧蚀阈值,并且通过光学显微镜观察激光加工前后铝板内部的晶粒尺寸变化。然后制备出大面积的黑色超芯吸铝板表面,使用扫描电镜和白光轮廓仪对其进行表征,拟合出微槽内部液面上升速率。最后对黑色超芯吸铝板表面不同条件下的蒸发速率进行测量,分析了大气环境下其表面润湿性的转变机理。结果表明:铝板表面的烧蚀阈值为0.94 J/cm,离焦量对烧蚀线宽度影响最大,重复频率是影响烧蚀线深度的主要原因,较低的扫描速度会使微槽内部结构更加均匀,合适的扫描线间距既可降低铝板表面反射率,又保持微槽结构的数量和质量。激光加工后的铝板内部晶粒大小几乎无变化,证明了飞秒激光的“冷加工”。制备出的黑色超芯吸铝板表面微槽“脊”宽约为17.5μm、“谷”宽约为22.5μm、深度在60-70μm之间。室内无光照条件下,黑色超芯吸铝板表面蒸发速率约为1.31 kg/m/h。通过XPS分析出激光加工后的铝板表面润湿性发生转变是由于其对大气环境中有机物的吸附,使得表面具有疏水性的C-C键增多而导致的结果。

关键词：飞秒激光铝板芯吸作用水蒸发润湿性

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三维碳基光热气凝胶的制备及其光热性能研究

三维碳基光热气凝胶的制备及其光热性能研究

作者：简宏伟东华大学

学位级别：硕士

随着当今世界的人口快速增长以及环境污染尤其是水污染问题的突显,也导致了全球的淡水资源更趋短缺。而近年来出现的太阳能光热转换驱动水蒸发技术,不仅能够缓解能源与环境的压力,对亟待解决的淡水资源短缺问题也有着极大的助力。金属... 详细信息

随着当今世界的人口快速增长以及环境污染尤其是水污染问题的突显,也导致了全球的淡水资源更趋短缺。而近年来出现的太阳能光热转换驱动水蒸发技术,不仅能够缓解能源与环境的压力,对亟待解决的淡水资源短缺问题也有着极大的助力。金属纳米材料、半导体材料、碳材料等越来越多的功能材料被发现具有优异的光吸收和光热转换性能,其中碳基材料由于具有高光吸收率、高稳定性等优势被视为最有前景的光热材料之一。此外,通过对光热转换器的结构设计以及采用界面蒸发的方式,利用一些具有多孔结构的材料可显著增加光吸收面积,能够极大的提高光热转换的效率。本课题通过冷冻干燥制备了石墨烯基三维光热气凝胶和具有Janus结构的碳纳米管/聚乙烯醇(CNT/PVA)多孔复合物,并对其光热转化性能进行了研究。主要研究内容如下:(1)以羧基化多壁碳纳米管(MWCNT-COOH)为光热材料,聚乙烯醇为骨架,混合后通过凝胶溶胶、冷冻干燥等方法得到宽带波长吸收、高转换效率、具有Janus结构的多孔复合物。在蒸发器中,疏水PDMS和亲水性PVA多孔复合材料的各向异性润湿性使其成为良好的蒸发器,在海水淡化实验中可保持稳定的水蒸发速率,且在长时间的测试过程中表面无盐分析出,淡化后的盐截留率高达99.86%。测试中蒸发器自漂浮于水-气界面上,大大减少了对水体的热损失,提高了光热转换效率。在1次光照(1 k W m)下,蒸发速率可达到1.34kg m h,光热转换效率达到85.71%。此外净化处理后的湖水和废水中的有机物含量和重金属离子浓度大幅降低,去除率分别达到93.14%和96.81%,经过循环稳定性测试和室外蒸发实验也验证了其在实际应用中的光热性能。综上表明,拥有Janus结构、良好水通路的多孔太阳能蒸发器具有高效的水蒸发性能和耐盐性。(2)考虑到漂浮于水面上的界面蒸发方式仍与水体有着较多的接触面积,会造成较多的热损失,在以上工作基础上再通过将蒸发层与底部水体隔离的蒸发系统结构设计,可保证稳定水蒸发的同时减少传递至水体中的热量。以氧化石墨烯纳米片和海藻酸钠为原料,在温和条件下通过共价交联和氢键形成弹性氧化石墨烯骨架(GOF),经过简单还原,获得了具有三维互联多孔网络结构的新型高柔性r GO-SA光热气凝胶。该气凝胶具有良好的力学性能,优异的宽带光吸收(95.87%)、低热导率(0.049 W mK)和高盐去除率(99.28%)。结合结构优化设计使得在1个太阳辐照下气凝胶的水蒸发速率高达1.86 kg mh,在海水淡化等应用领域有着较大的潜力。

关键词：气凝胶碳纳米管还原氧化石墨烯光热转化水蒸发

植物碳与TiO2复合材料的合成及太阳能蒸发性能研究

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植物碳与TiO2复合材料的合成及太阳能蒸发性能研究

作者：敖亚丽云南大学

学位级别：硕士

随着太阳能驱动的水蒸发系统在污水净化、发电等方面的拓展应用,太阳能蒸汽的高效产生已引起越来越多的关注。已有的研究报告了许多提升太阳能蒸发系统性能的策略,其中较为突出的是通过使用基于碳基纳米材料的太阳光吸收器来提高蒸汽产... 详细信息

随着太阳能驱动的水蒸发系统在污水净化、发电等方面的拓展应用,太阳能蒸汽的高效产生已引起越来越多的关注。已有的研究报告了许多提升太阳能蒸发系统性能的策略,其中较为突出的是通过使用基于碳基纳米材料的太阳光吸收器来提高蒸汽产生的效率。但是,成本高、工艺复杂、光热转换效率低等因素,阻碍了太阳能驱动水蒸发系统在实际水体中的应用。最近的研究中,运用成本低廉、拥有独特原生结构的植物材料制备太阳能蒸发系统的光热吸收器已成为本领域的研究热点。本文中,我们对生物质材料碳化以得到天然太阳光吸收器的方法进行改进,利用简单的一步水热法合成结构可控(保留材料原生孔道结构)、组成可控(引入亲水基团提高材料亲水性)的植物碳化材料。此外,在制备碳化植物材料的基础上,首次结合生物模板法和水热法制备出了由TiO装饰的碳化植物叶片、花瓣、果实壳、植物秆茎等材料的三维碳(TiO/碳复合材料)。与现有研究中复合材料的制备方法不同,生物模板法与水热法的结合不仅保留了植物模板的原始结构还可以使TiO在材料的内外表面均匀生长从而更好的发挥碳与TiO的协同优势。材料可促进太阳能蒸汽的高效产生并可用于实际水体的蒸发净化处理。主要研究结论如下:在1kW/m的模拟太阳光下,所制备材料中,叶片TiO/碳复合材料的水蒸发速率最高可达2.31 kgmh,相较于纯水蒸发速率提高了3.45倍。花瓣TiO/碳复合材料的水蒸发速率最高达2.02 kgmh同条件下是纯水蒸发的3.48倍。运用植物废弃物—植物茎等硬模板制备的TiO/碳复合材料,其蒸发性能也可提高2.48倍。所制备材料具有优异的水传输性能和良好的光吸收性能。在实际水体中的应用结果显示,所制备的桂叶TiO/碳复合材料可用于蒸发净化制药废水。在室外较低光强条件下,使用TiO/碳复合材料的太阳能蒸馏器,其净水最大生产率为6.9L/***。净化后废水中的COD去除率达到98.8%,氨氮的去除率90.8%。

关键词：太阳能水蒸发植物碳 Ti O2 光热转换复合材料