二氧化硅纳米纤维气凝胶用于耐盐太阳能海水淡化

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2024-05-23 14:48:22

二氧化硅纳米纤维气凝胶用于耐盐太阳能海水淡化

对于全世界数十亿人来说，充足和清洁的淡水仍然遥不可及。太阳能海水淡化被认为是解决这一严峻危机的最有前途的方案之一。然而，迄今为止，人们所报道的大多数蒸发器仍然受到表面积聚的盐结晶导致的蒸发速率下降的严重影响。近日，武汉大学邓红兵教授，东华大学丁彬教授报道了受芦苇叶结构和功能的启发，成功构建了一种模拟芦苇叶平行排列的维管组织和疏水表面的二氧化硅纳米纤维气凝胶（R-NFAs）蒸发器，以实现在高浓度盐水中的高光强下的耐盐性。

本文要点：

1）得益于这种仿生结构的优点，R-NFAs可以在高浓度盐水中工作而不会出现任何衰退，甚至可以在6天的阳光下饱和盐水（26.3%）下工作。此外，由于具有94.8%的高效光吸收特性，R-NFA在1个太阳光下的蒸发率为1.25 kg m⁻² h⁻¹，在6个太阳光下的蒸发率为6.77 kg m⁻² h⁻¹。

2）得益于可折叠的管壁和柔性的二氧化硅纳米纤维，R-NFA显示出强大的机械性能。在500次压缩循环后，它们仍可以保持完好，只有大约20%的轻微塑性变形。

这种受芦苇叶启发的分层蜂窝结构设计能给海水淡化、污水处理和太阳能收集等领域提供指导。

Xiangyang Dong, et al, Reed Leaves Inspired Silica Nanofibrous Aerogels with Parallel-Arranged Vessels for Salt-Resistant Solar Desalination, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c04035

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04035